os模块

os 模块提供了与操作系统交互的接口，涵盖文件目录操作、进程管理、环境变量访问等功能。它是 Python 脚本与底层系统沟通的桥梁，几乎所有涉及文件系统或系统调用的程序都会用到它。

文件与目录操作

路径拼接：os.path.join 自动处理不同系统的路径分隔符

import os

path = os.path.join("home", "user", "documents", "file.txt")
print path          # Linux: home/user/documents/file.txt
                    # Windows: home\user\documents\file.txt

Windows 使用反斜杠 \，Linux/macOS 使用正斜杠 /。os.path.join 根据当前系统选择正确的分隔符，保证代码跨平台。

获取绝对路径：

print os.path.abspath(".")          # 当前目录的绝对路径
print os.path.abspath("../")        # 上级目录的绝对路径

路径分解：

path = "/home/user/documents/file.txt"
print os.path.dirname(path)         # /home/user/documents
print os.path.basename(path)        # file.txt
print os.path.split(path)           # ('/home/user/documents', 'file.txt')
print os.path.splitext(path)        # ('/home/user/documents/file', '.txt')

检查路径属性：

print os.path.exists("/tmp")        # True/False
print os.path.isfile("/tmp")      # 是否是文件
print os.path.isdir("/tmp")        # 是否是目录
print os.path.isabs("/tmp")        # 是否是绝对路径

目录操作：

os.mkdir("new_dir")               # 创建单级目录
os.makedirs("a/b/c")              # 递归创建多级目录
os.rmdir("new_dir")               # 删除空目录
os.removedirs("a/b/c")            # 递归删除空目录
os.listdir(".")                   # 列出目录内容

文件操作：

os.remove("file.txt")             # 删除文件
os.rename("old.txt", "new.txt")   # 重命名
os.stat("file.txt")               # 文件元信息（大小、修改时间等）

环境变量

print os.environ["HOME"]          # 获取环境变量
print os.environ.get("PATH")      # 安全获取（不存在返回 None）

os.environ["MY_VAR"] = "value"    # 设置环境变量
print os.environ["MY_VAR"]        # value

环境变量的修改只在当前进程有效，不会影响父进程或系统环境。

进程信息

print os.getpid()                 # 当前进程 ID
print os.getcwd()                 # 当前工作目录
os.chdir("/tmp")                  # 切换工作目录

执行系统命令（旧方式）

os.system 执行 shell 命令并返回退出码：

result = os.system("ls -la")
print result                      # 0 表示成功，非 0 表示失败

os.popen 执行命令并获取输出：

output = os.popen("ls -la").read()
print output

注意：Python 2.7 中 os.system 和 os.popen 已被 subprocess 模块取代，后者更安全、功能更强大。详见 subprocess 章节。

路径遍历

# 遍历目录树
for root, dirs, files in os.walk("/tmp"):
    print "Directory:", root
    for file in files:
        print "  File:", os.path.join(root, file)

os.walk 递归遍历目录，每次迭代返回 (当前目录, 子目录列表, 文件列表)。

实际应用

批量重命名：

import os

def batch_rename(directory, old_ext, new_ext):
    for filename in os.listdir(directory):
        if filename.endswith(old_ext):
            old_path = os.path.join(directory, filename)
            new_path = os.path.join(
                directory,
                filename[:-len(old_ext)] + new_ext
            )
            os.rename(old_path, new_path)
            print "Renamed:", filename

batch_rename(".", ".txt", ".md")

查找大文件：

def find_large_files(directory, min_size):
    for root, dirs, files in os.walk(directory):
        for file in files:
            path = os.path.join(root, file)
            size = os.path.getsize(path)
            if size > min_size:
                print "%s: %d bytes" % (path, size)

find_large_files("/var/log", 1024 * 1024)   # 找大于 1MB 的文件

创建临时目录：

import tempfile

tmpdir = tempfile.mkdtemp(prefix="myapp_")
print tmpdir          # /tmp/myapp_XXXXXX

# 使用完后清理
import shutil
shutil.rmtree(tmpdir)

os.path 的替代方案

Python 3.4+ 引入了 pathlib 模块，用面向对象的方式处理路径。Python 2.7 没有 pathlib，但可以通过 pip install pathlib 安装第三方版本，或者继续使用 os.path。

# Python 2.7 的 os.path 方式
path = os.path.join(os.path.dirname(__file__), "data", "config.json")

# Python 3 的 pathlib 方式（供参考）
# from pathlib import Path
# path = Path(__file__).parent / "data" / "config.json"