Python 文件复制教程：从基础到高级，掌握 shutil、os 与 pathlib 的高效操作214

在任何编程任务中，文件操作都是不可或缺的一部分，而文件复制更是其中的核心功能之一。无论是数据备份、项目部署、文件整理，还是构建复杂的自动化脚本，高效且可靠地复制文件都是关键。Python 以其简洁的语法和强大的标准库，为文件复制提供了多种灵活的“命令”或方法。本文将作为一份详尽的指南，带领您深入探索 Python 中文件复制的各种姿势，从基础用法到高级技巧，涵盖 `shutil`、`os` 和 `pathlib` 模块，并提供丰富的代码示例和最佳实践。

一、文件复制的基石：`shutil` 模块

在 Python 中，处理高阶文件操作（如复制、移动、删除目录树）时，`shutil` 模块无疑是首选。它提供了一系列比 `os` 模块更高层级的接口，大大简化了文件和目录的管理。对于文件复制，`shutil` 提供了几个关键函数，各有侧重。

1. `(src, dst)`：最常用的文件复制函数

`()` 是一个通用且功能强大的文件复制函数。它会将源文件 `src` 的内容和权限模式（permission bits）复制到目标文件或目录 `dst`。如果 `dst` 是一个目录，`src` 文件会被复制到该目录中，并保留原文件名。如果 `dst` 是一个已存在的文件，它将被覆盖。import shutil
import os
# 准备测试文件
with open("", "w") as f:
("Hello from source!")
# 1. 复制到新文件
("", "")
print(" 已复制到 ")
# 2. 复制到现有目录（假设目录存在）
if not ("target_dir"):
("target_dir")
("", "target_dir/") # 注意末尾的斜杠，明确表示目标是目录
print(" 已复制到 target_dir/")
# 3. 复制并覆盖现有文件
with open("", "w") as f:
("Original content.")
("", "") # 此时会覆盖
print(" 已覆盖 ")
# 清理
("")
("")
("target_dir/")
("target_dir")

需要注意的是，`()` 不会复制文件的元数据（如创建时间、修改时间等），只会复制内容和权限。

2. `(src, dst)`：仅复制文件内容

`()` 是一个更为“纯粹”的文件内容复制函数。它只负责将 `src` 文件的内容复制到 `dst` 文件，不复制任何权限或元数据。目标 `dst` 必须是一个文件路径，不能是目录。如果 `dst` 已经存在，它将被覆盖。如果 `src` 和 `dst` 是同一个文件，会引发 ``。import shutil
import os
with open("", "w") as f:
("This is the content.")
("", "")
print(" 的内容已复制到 ")
# 清理
("")
("")

这个函数在对性能要求较高，或只需要复制文件内容而不在乎其他属性时非常有用，因为它通常是这些复制函数中最快的。

3. `shutil.copy2(src, dst)`：复制文件内容和所有元数据

`shutil.copy2()` 是 `()` 的增强版。它不仅复制文件内容和权限，还会尽可能多地复制文件的元数据，包括最后访问时间、最后修改时间、创建时间（在支持的系统上）以及其他扩展属性。这使得 `shutil.copy2()` 成为创建文件完整备份的理想选择。import shutil
import os
import time
# 准备测试文件
with open("", "w") as f:
("Content with metadata.")
("", (() - 3600, () - 3600)) # 修改访问和修改时间
# 复制文件及其元数据
shutil.copy2("", "")
print(" 已复制到，包括元数据")
# 验证元数据（简单验证修改时间）
src_stat = ("")
dst_stat = ("")
print(f"源文件修改时间: {(src_stat.st_mtime)}")
print(f"目标文件修改时间: {(dst_stat.st_mtime)}")
# 清理
("")
("")

在需要保留文件所有属性（如备份、归档）的场景下，`shutil.copy2()` 是最佳选择。

4. `(src, dst)`：仅复制文件权限模式

如果您只想将 `src` 文件的权限模式复制到 `dst` 文件，而不是复制内容，可以使用 `()`。目标文件 `dst` 必须已经存在。import shutil
import os
# 准备文件
with open("", "w") as f:
("Permissions source.")
("", 0o777) # 设置为可读写执行
with open("", "w") as f:
("Permissions target.")
("", 0o444) # 设置为只读
print(f"目标文件初始权限: {oct(('').st_mode & 0o777)}")
("", "")
print(f"目标文件复制权限后: {oct(('').st_mode & 0o777)}")
# 清理
("")
("")

5. `(src, dst)`：仅复制文件元数据（权限、时间等）

`()` 会将 `src` 文件的权限模式、最后访问时间、最后修改时间、标志（flags）等信息复制到 `dst` 文件。同样，目标文件 `dst` 必须已经存在。这类似于 `shutil.copy2()` 但不复制文件内容。import shutil
import os
import time
# 准备文件
with open("", "w") as f:
("Stat source.")
("", (() - 7200, () - 7200)) # 2小时前
with open("", "w") as f:
("Stat target.")
src_mtime_before = ("").st_mtime
dst_mtime_before = ("").st_mtime
print(f"源文件修改时间 (before): {(src_mtime_before)}")
print(f"目标文件修改时间 (before): {(dst_mtime_before)}")
("", "")
src_mtime_after = ("").st_mtime
dst_mtime_after = ("").st_mtime
print(f"源文件修改时间 (after): {(src_mtime_after)}")
print(f"目标文件修改时间 (after): {(dst_mtime_after)}")
print("注意，源文件和目标文件的时间戳现在应该相同（或非常接近）")
# 清理
("")
("")

6. `(src, dst, symlinks=False, ignore=None, copy_function=copy2, ignore_dangling_symlinks=False, dirs_exist_ok=False)`：递归复制目录树

当需要复制整个目录及其所有内容（子目录、文件）时，`()` 是理想选择。它会递归地复制 `src` 目录到 `dst` 目录。`dst` 目录不能已经存在，否则会抛出 `FileExistsError`，除非 `dirs_exist_ok` 参数设置为 `True`（Python 3.8+）。
`symlinks`：如果为 `True`，将复制符号链接本身；如果为 `False`（默认），则复制符号链接指向的实际文件。
`ignore`：一个可调用对象，用于指定在复制过程中要忽略的文件或目录。
`copy_function`：指定用于复制文件的函数，默认为 `shutil.copy2`。
`dirs_exist_ok`：如果为 `True` 且 `dst` 存在，则操作将继续，覆盖现有文件和目录。

import shutil
import os
# 准备测试目录结构
if ("source_dir"):
("source_dir")
("source_dir/subdir1")
("source_dir/subdir2")
with open("source_dir/", "w") as f:
("File 1 content.")
with open("source_dir/subdir1/", "w") as f:
("File 2 content.")
# 复制整个目录树
target_dir = "destination_tree"
if (target_dir):
(target_dir) # 确保目标目录不存在
("source_dir", target_dir)
print(f"目录 'source_dir' 已复制到 '{target_dir}'")
print(f"目标目录内容: {(target_dir)}")
print(f"目标子目录内容: {((target_dir, 'subdir1'))}")
# 使用 dirs_exist_ok (Python 3.8+)
if ("source_dir_overwrite"):
("source_dir_overwrite")
("source_dir_overwrite")
with open("source_dir_overwrite/", "w") as f:
("Original content in existing file.")
# 复制，允许覆盖现有目录和文件
# ("source_dir", "source_dir_overwrite", dirs_exist_ok=True) # 仅Python 3.8+
# print("使用 dirs_exist_ok 复制并覆盖")
# 清理
("source_dir")
(target_dir)
# if ("source_dir_overwrite"): # 清理 dirs_exist_ok 示例
# ("source_dir_overwrite")

`()` 是处理文件夹复制最强大和推荐的方法。

二、更底层的控制：`os` 模块的手动复制

`os` 模块主要用于与操作系统进行交互，处理文件路径、目录管理等低层级任务。虽然它没有直接的 `copy` 函数，但可以通过组合 `os` 和文件I/O操作来实现文件复制。这种方法通常用于特定场景，例如需要对文件读取/写入过程进行精细控制，或者在处理极大数据流时进行分块处理。import os
def manual_copy(src_path, dst_path, buffer_size=4096):
"""手动复制文件，允许分块处理大文件"""
if not (src_path):
raise FileNotFoundError(f"源文件 '{src_path}' 不存在。")
if (src_path):
raise IsADirectoryError(f"源路径 '{src_path}' 是一个目录，不能被手动复制。")
# 确保目标目录存在
dst_dir = (dst_path)
if dst_dir and not (dst_dir):
(dst_dir)
with open(src_path, 'rb') as src_file:
with open(dst_path, 'wb') as dst_file:
while True:
chunk = (buffer_size)
if not chunk:
break
(chunk)
print(f"文件 '{src_path}' 已手动复制到 '{dst_path}'")
# 准备测试文件
with open("", "wb") as f:
(b"This is binary content for manual copy.")
# 执行手动复制
manual_copy("", "")
# 清理
("")
("")

手动复制的优点在于其灵活性，可以自定义缓冲大小、添加进度条、进行实时数据转换等。但缺点是代码量大，需要处理更多边缘情况，且通常不如 `shutil` 高效（因为 `shutil` 的底层实现通常是C语言优化的）。在绝大多数情况下，应优先使用 `shutil`。

三、现代路径操作：`pathlib` 模块与复制

`pathlib` 模块（Python 3.4+）提供了一种面向对象的路径操作方式，使得文件路径的处理更加直观和便捷。虽然 `pathlib` 本身没有直接的 `copy()` 方法来执行文件复制（它主要侧重于路径对象的表示和操作），但它可以与 `shutil` 模块无缝结合，提供更优雅的代码。

1. `pathlib` 与 `shutil` 的结合使用

使用 `Path` 对象作为 `shutil` 函数的参数，可以使代码更具可读性。from pathlib import Path
import shutil
# 定义源文件和目标文件的Path对象
source_file = Path("")
destination_file = Path("")
target_directory = Path("pathlib_target_dir")
# 准备测试文件
source_file.write_text("Content from pathlib source.")
# 确保目标目录存在
(exist_ok=True)
# 使用 Path 对象调用 ()
(source_file, destination_file)
print(f"文件 '{source_file}' 已使用 pathlib 和 shutil 复制到 '{destination_file}'")
# 复制到目录
(source_file, target_directory / ) # 构建目标文件路径
print(f"文件 '{source_file}' 已复制到目录 '{target_directory}'")
# 清理
() # 删除文件
()
(target_directory / ).unlink()
()

2. 使用 `pathlib` 实现简单的文件内容复制

对于小文件，或者只是想快速复制文件内容而忽略其他元数据，`pathlib` 提供了一些便捷的方法：
`Path.read_bytes()` / `Path.write_bytes()`：读写二进制内容。
`Path.read_text()` / `Path.write_text()`：读写文本内容。

from pathlib import Path
# 准备测试文件
pathlib_manual_source = Path("")
pathlib_manual_destination = Path("")
pathlib_manual_source.write_text("Hello from pathlib manual copy!")
# 读取内容并写入
content = pathlib_manual_source.read_text()
pathlib_manual_destination.write_text(content)
print(f"文件 '{pathlib_manual_source}' 的文本内容已复制到 '{pathlib_manual_destination}'")
# 复制二进制内容 (例如图片)
binary_source = Path("")
binary_destination = Path("")
binary_source.write_bytes(b"\x00\x01\x02\x03\x04")
binary_content = binary_source.read_bytes()
binary_destination.write_bytes(binary_content)
print(f"文件 '{binary_source}' 的二进制内容已复制到 '{binary_destination}'")
# 清理
()
()
()
()

这种方法对于大文件效率较低，因为它会将整个文件内容加载到内存中。因此，对于大文件或需要保留元数据的情况，仍然推荐使用 `shutil`。

四、高级主题与最佳实践

1. 错误处理

文件操作总是伴随着各种潜在的错误，例如文件不存在、权限不足、磁盘空间不足等。使用 `try...except` 块进行错误处理至关重要。import shutil
import os
try:
("", "")
except FileNotFoundError:
print("错误：源文件不存在。")
except PermissionError:
print("错误：没有足够的权限进行文件操作。")
except :
print("错误：源文件和目标文件是同一个。")
except Exception as e:
print(f"发生未知错误：{e}")
# 示例：尝试复制一个目录到文件 (会失败)
try:
if not ("temp_dir_for_test"):
("temp_dir_for_test")
("temp_dir_for_test", "")
except IsADirectoryError:
print("错误：尝试将目录复制为文件。")
finally:
if ("temp_dir_for_test"):
("temp_dir_for_test")

2. 性能考量

`shutil` vs. 手动复制：通常情况下，`shutil` 模块的函数（尤其是 `copyfile`）是经过高度优化的，底层可能使用 C 语言实现，因此在性能上通常优于纯 Python 实现的手动复制。
大文件处理：对于非常大的文件，如果需要手动复制，务必使用分块读取和写入（如上面 `manual_copy` 函数所示），避免一次性将整个文件加载到内存中，这可能导致内存溢出。
网络文件：复制网络文件（如通过 SMB/NFS 挂载的共享）时，性能可能受网络带宽和延迟的影响。

4. 跨平台兼容性

Python 的文件操作模块（`os`, `shutil`, `pathlib`）都是跨平台的，这意味着您编写的代码在 Windows、Linux 和 macOS 等操作系统上通常都能正常运行，无需修改。它们会抽象底层操作系统的差异。

五、总结与选择建议

Python 提供了强大而灵活的文件复制能力，选择哪种方法取决于您的具体需求：
`shutil.copy2(src, dst)`：如果您需要复制文件内容和所有元数据（如备份），这是最佳选择。
`(src, dst)`：如果只需要复制文件内容和权限模式，这是最常用的通用选择。
`(src, dst)`：如果您只关心文件内容，并希望获得最高性能（通常），则使用此函数。
`(src, dst)`：复制整个目录树及其内容的首选方法。
`pathlib` 结合 `shutil`：为了更清晰、面向对象的路径管理，将 `` 对象传递给 `shutil` 函数是一个很好的实践。
手动 `os` 或 `pathlib` 读写：仅在有特殊需求（如自定义进度、实时数据转换、分块处理特大文件且 `shutil` 不够用）时考虑，通常效率较低且代码量大。

掌握这些“命令”和模块，您将能够在 Python 中高效、可靠地处理各种文件复制任务。始终记住，在生产环境中，强大的错误处理机制是保证文件操作健壮性的关键。

2025-10-22

上一篇：Python实用小工具开发实战：从入门到精通，解锁高效编程乐趣

下一篇：Python 文件操作终极指南：从基础读写到高级管理与`pathlib`实践