Python 中复制文件的方法

技术背景

在 Python 编程中，经常会遇到需要复制文件的场景，例如数据备份、文件迁移等。Python 提供了多种方式来实现文件复制，这些方式各有特点，可以根据具体需求进行选择。

实现步骤

1. 使用 shutil 模块

shutil 模块提供了多个用于文件和目录操作的高级函数，以下是几种常用的文件复制方法：

• shutil.copyfile(src, dst)：将 src 文件的内容复制到 dst 文件。src 和 dst 都需要是包含路径的完整文件名，目标文件必须可写，若 dst 已存在则会被替换。

import shutil
shutil.copyfile('source.txt', 'destination.txt')

• shutil.copy(src, dst)：dst 可以是一个文件夹，若 dst 是文件夹，则会使用 src 的基本文件名在该文件夹中创建新文件。

import shutil
shutil.copy('source.txt', 'destination_folder')

• shutil.copy2(src, dst)：与 shutil.copy 类似，但会保留更多的文件元数据（如时间戳）。

import shutil
shutil.copy2('source.txt', 'destination_folder')

• shutil.copyfileobj(src_file_object, dest_file_object[, length])：用于复制文件对象，需要先打开文件对象。

import shutil
file_src = 'source.txt'
f_src = open(file_src, 'rb')
file_dest = 'destination.txt'
f_dest = open(file_dest, 'wb')
shutil.copyfileobj(f_src, f_dest)
f_src.close()
f_dest.close()

2. 使用 os 模块

os 模块提供了与操作系统进行交互的功能，可以通过执行系统命令来复制文件，但这种方法不具有跨平台性。

import os
# 在 Unix/Linux 系统中
os.system('cp source.txt destination.txt')
# 在 Windows 系统中
os.system('copy source.txt destination.txt')

3. 使用 subprocess 模块

subprocess 模块可以创建新的进程并与之交互，同样可以用于执行系统命令来复制文件。

import subprocess
# 在 Linux/Unix 系统中
status = subprocess.call('cp source.txt destination.txt', shell=True)
# 在 Windows 系统中
status = subprocess.call('copy source.txt destination.txt', shell=True)

4. 使用 pathlib 模块（Python 3.5+）

pathlib 模块提供了面向对象的文件系统路径操作方式，适用于小文件的复制。

from pathlib import Path
source = Path('source.txt')
destination = Path('destination.txt')
destination.write_bytes(source.read_bytes())

5. 手动实现文件复制

可以手动打开源文件和目标文件，逐块读取并写入数据。

with open('sourcefile', 'rb') as f, open('destfile', 'wb') as g:
    while True:
        block = f.read(16*1024*1024)  # 以 16 MB 为块进行复制
        if not block:  # 到达文件末尾
            break
        g.write(block)

核心代码

以下是一个综合示例，展示了如何根据不同需求选择合适的文件复制方法：

import shutil
import os
import subprocess
from pathlib import Path

# 使用 shutil.copyfile
try:
    shutil.copyfile('source.txt', 'destination.txt')
    print("使用 shutil.copyfile 复制成功")
except Exception as e:
    print(f"使用 shutil.copyfile 复制失败: {e}")

# 使用 os.system
if os.name == 'posix':  # Unix/Linux 系统
    os.system('cp source.txt destination.txt')
elif os.name == 'nt':  # Windows 系统
    os.system('copy source.txt destination.txt')

# 使用 subprocess.call
if os.name == 'posix':
    status = subprocess.call('cp source.txt destination.txt', shell=True)
elif os.name == 'nt':
    status = subprocess.call('copy source.txt destination.txt', shell=True)

# 使用 pathlib
source = Path('source.txt')
destination = Path('destination.txt')
try:
    destination.write_bytes(source.read_bytes())
    print("使用 pathlib 复制成功")
except Exception as e:
    print(f"使用 pathlib 复制失败: {e}")

# 手动复制
with open('sourcefile', 'rb') as f, open('destfile', 'wb') as g:
    while True:
        block = f.read(16*1024*1024)
        if not block:
            break
        g.write(block)

最佳实践

• 优先使用 shutil 模块：shutil 模块提供了高级的文件和目录操作功能，具有良好的跨平台性和安全性，并且可以处理大多数文件复制场景。
• 处理异常情况：在进行文件复制时，可能会遇到各种异常，如文件不存在、目标目录不可写等。因此，建议使用 try-except 语句来捕获并处理这些异常。
• 考虑文件大小：对于大文件，建议使用 shutil.copyfileobj 或手动逐块复制的方式，避免一次性将整个文件加载到内存中。

常见问题

1. 目标目录不存在怎么办？

在使用 shutil 模块复制文件时，如果目标目录不存在，会抛出 FileNotFoundError 异常。可以使用 os.makedirs 函数先创建目标目录。

import os
import shutil

destination_path = 'path/to/destination_folder'
source_path = 'source.txt'
os.makedirs(os.path.dirname(destination_path), exist_ok=True)
shutil.copyfile(source_path, destination_path)

2. 如何保留文件元数据？

可以使用 shutil.copy2 函数来保留文件的元数据，如修改时间、访问时间等。

import shutil
shutil.copy2('source.txt', 'destination.txt')

3. 不同方法的性能差异如何？

一般来说，shutil 模块的性能较好，尤其是 shutil.copyfile 和 shutil.copyfileobj。手动逐块复制的方式在处理大文件时性能也不错，但代码相对复杂。而使用 os.system 和 subprocess 执行系统命令的方式，由于涉及到创建新进程，性能相对较低，并且不具有跨平台性。