Python操作系统交互核心：os模块完全指南

一、模块定位

os 模块是 Python 标准库中用于与操作系统进行交互的核心模块，提供跨平台的操作系统接口功能，主要用于：

• 文件和目录操作
• 进程管理
• 环境变量管理
• 路径操作
• 系统信息获取

---

二、核心功能详解

1. 路径操作 os.path

功能说明：
提供跨平台的路径操作函数，用于处理文件路径字符串。

常用函数：

• os.path.join(path1, path2, ...)：智能拼接路径，自动处理不同操作系统的路径分隔符
• os.path.abspath(path)：获取绝对路径
• os.path.dirname(path)：获取目录名
• os.path.basename(path)：获取文件名
• os.path.exists(path)：检查路径是否存在
• os.path.isfile(path)：检查是否为文件
• os.path.isdir(path)：检查是否为目录
• os.path.split(path)：分割路径为目录和文件名
• os.path.splitext(path)：分割路径为文件名和扩展名
• os.path.getsize(path)：获取文件大小（字节）
• os.path.getmtime(path)：获取文件修改时间（时间戳）

示例：

import os

# 路径拼接
path = os.path.join('dir', 'subdir', 'file.txt')
print(path)  # 输出: dir/subdir/file.txt (Linux) 或 dir\subdir\file.txt (Windows)

# 获取文件信息
if os.path.isfile(path):
    print(f"文件大小: {
     os.path.getsize(path)} 字节")
    print(f"最后修改时间: {
     os.path.getmtime(path)}")

2. 文件和目录管理

功能说明：
提供文件和目录的创建、删除、遍历等操作。

常用函数：

• os.mkdir(path)：创建目录
• os.makedirs(path)：递归创建目录树
• os.remove(path)：删除文件
• os.rmdir(path)：删除空目录
• os.removedirs(path)：递归删除空目录
• os.listdir(path)：列出目录内容
• os.rename(src, dst)：重命名文件或目录
• os.walk(top)：遍历目录树

示例：

import os

# 创建目录结构
os.makedirs('project/src', exist_ok=True)

# 创建文件
with open('project/src/main.py', 'w') as f:
    f.write('print("Hello World")')

# 遍历目录
for root, dirs, files in os.walk('project'):
    print(f"当前目录: {
     root}")
    print(f"子目录: {
     dirs}")
    print(f"文件: {
     files}")

# 删除文件
os.remove('project/src/main.py')

3. 进程管理

功能说明：
管理进程，执行系统命令。

常用函数：

• os.system(command)：执行系统命令
• os.popen(command, mode)：执行命令并返回文件对象
• os.startfile(path)：使用关联程序打开文件（Windows）
• os.kill(pid, sig)：发送信号给进程（Unix）
• os.getpid()：获取当前进程ID
• os.getppid()：获取父进程ID

示例：

import os

# 执行系统命令
os.system('echo "Hello from the shell"')

# 获取命令输出
with os.popen('ls -l') as f:
    print(f.read())

# 获取当前进程ID
print(f"当前进程ID: {
     os.getpid()}")

4. 环境变量管理

功能说明：
访问和修改环境变量。

常用函数：

• os.environ：环境变量字典
• os.getenv(key, default=None)：获取环境变量值
• os.putenv(key, value)：设置环境变量

示例：

import os

# 获取环境变量
home = os.getenv('HOME')
print(f"家目录: {
     home}")

# 设置环境变量
os.environ['MY_VAR'] = 'my_value'
print(os.getenv('MY_VAR'))  # 输出: my_value

5. 系统信息获取

功能说明：
获取操作系统相关信息。

常用函数：

• os.name：操作系统名称（‘posix’, ‘nt’, ‘java’）
• os.uname()：获取系统信息（Unix）
• os.cpu_count()：返回CPU数量
• os.getlogin()：返回登录用户名
• os.urandom(n)：返回n字节的随机字节

示例：

import os

# 操作系统类型
print(f"操作系统: {
     os.name}")  # 在Windows上是'nt'，在Linux上是'posix'

# CPU数量
print(f"CPU核心数: {
     os.cpu_count()}")

# 生成安全随机数
random_bytes = os.urandom(16)
print(f"安全随机数: {
     random_bytes