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13.1 os 模块：系统调用、目录操作、路径处理、环境变量

更新时间：2026-07-12

os 模块是 Python 与操作系统之间的桥梁，提供了大量与平台无关的接口，用来操作文件目录、执行系统命令、读取环境变量等。掌握了它，你写的脚本就能在多台不同系统的机器上跑出同样的效果。

系统调用

最常用的是 os.system(command)，它直接在子 shell 里执行一条命令字符串，并返回退出状态码。例如在自动清理脚本中运行系统命令：

os.system('rm -rf /tmp/cache')

不过 os.system 存在安全隐患（如命令注入），也无法精细获取输出。现在更推荐标准库的 subprocess 模块来替代。

在 Unix 系统中，os 还提供 fork()、exec*() 等底层进程控制函数，但它们很少在普通应用代码中使用，一般只在框架或高级并发需求里才会碰到。

目录操作

  • 创建目录

os.mkdir(path) 只能创建最后一级目录，父目录必须存在；
os.makedirs(name, exist_ok=True) 能递归创建多层目录，exist_ok 参数让你不用担心目录已存在而报错。

  • 删除目录

os.rmdir(path) 删除空目录；要删除非空目录，请用高级模块 shutil.rmtree（见 13.3 节）。

  • 列出目录内容

os.listdir(path) 返回一个包含所有文件、子目录名的列表；
os.scandir(path) 则返回一个生成 DirEntry 对象的迭代器，一次系统调用就能拿到名称、文件类型、大小等信息，效率更高。

  • 切换工作目录

os.getcwd() 获取当前工作目录，os.chdir(path) 切换到指定路径。

示例：

import os

# 递归创建目录
os.makedirs('data/2025/raw', exist_ok=True)

# 高效遍历目录
with os.scandir('data') as entries:
    for entry in entries:
        if entry.is_file():
            print(entry.name, entry.stat().st_size)

路径处理（os.path 子模块）

历史上很长一段时间，os.path 是 Python 处理文件路径的唯一手段，因此大量项目代码都在使用它。即使现在更推荐 pathlib，掌握 os.path 依然很实用。

  • os.path.join('a', 'b', 'c.txt')：自动使用正确的路径分隔符拼接。
  • os.path.split(path)：拆分为目录部分和文件名部分。
  • os.path.splitext(path)：分离文件名与扩展名。
  • os.path.exists(path) / isfile() / isdir()：判断路径的性质与存在性。
  • os.path.abspath(path)：获取绝对路径。
  • os.sep 常量：当前系统的路径分隔符（Windows 是 \，Linux/macOS 是 /），写一些硬拼接的字符串时可以用上。
path = os.path.join('logs', 'app.log')
if os.path.exists(path):
    base, ext = os.path.splitext(path)
    print(f"文件名：{base}，扩展名：{ext}")

环境变量

os.environ 是一个字典对象，存储了当前进程的所有环境变量。读取时推荐用 os.getenv() 方法，它能设置默认值，避免因变量缺失而抛出异常。

  • 读取：db_host = os.getenv('DB_HOST', 'localhost')
  • 设置：os.environ['MY_VAR'] = 'value'（仅影响当前进程及其子进程）
  • 删除：del os.environ['MY_VAR']

环境变量最适合存放敏感配置（数据库密码、API 密钥）或需要根据部署环境变化的参数（如环境标识 ENV=production），避免将这些信息硬编码在代码中。

几点实用建议

  1. 新旧交替：对于路径拼接、判断等纯路径操作，新项目应优先用 pathlib（13.4 节），代码更清晰；但在处理文件描述符、执行系统命令、遍历目录时，os 模块的功能仍然不可替代。
  2. 防御性编程：所有涉及文件删除、移动的操作，最好先用 os.path.exists 或 try...except 做保护。
  3. 跨平台注意：虽然 os 已经屏蔽了很多差异，但像文件权限、os.chmod 这类操作在 Windows 和 Unix 上行为不同，编写跨平台脚本时最好阅读一下官方文档的相关说明。

总之，os 模块是你与操作系统对话的“母语”，熟悉它的常用功能，能让你在脚本自动化、日常文件管理的场景里游刃有余。