Issue #6644: Fix compile error on AIX.
[python.git] / Doc / tutorial / inputoutput.rst
blob9352f40908e00a987e263be87d5f44178558c705
1 .. _tut-io:
3 ****************
4 Input and Output
5 ****************
7 There are several ways to present the output of a program; data can be printed
8 in a human-readable form, or written to a file for future use. This chapter will
9 discuss some of the possibilities.
12 .. _tut-formatting:
14 Fancier Output Formatting
15 =========================
17 So far we've encountered two ways of writing values: *expression statements* and
18 the :keyword:`print` statement.  (A third way is using the :meth:`write` method
19 of file objects; the standard output file can be referenced as ``sys.stdout``.
20 See the Library Reference for more information on this.)
22 .. index:: module: string
24 Often you'll want more control over the formatting of your output than simply
25 printing space-separated values.  There are two ways to format your output; the
26 first way is to do all the string handling yourself; using string slicing and
27 concatenation operations you can create any layout you can imagine.  The
28 standard module :mod:`string` contains some useful operations for padding
29 strings to a given column width; these will be discussed shortly.  The second
30 way is to use the :meth:`str.format` method.
32 One question remains, of course: how do you convert values to strings? Luckily,
33 Python has ways to convert any value to a string: pass it to the :func:`repr`
34 or :func:`str` functions.
36 The :func:`str` function is meant to return representations of values which are
37 fairly human-readable, while :func:`repr` is meant to generate representations
38 which can be read by the interpreter (or will force a :exc:`SyntaxError` if
39 there is not equivalent syntax).  For objects which don't have a particular
40 representation for human consumption, :func:`str` will return the same value as
41 :func:`repr`.  Many values, such as numbers or structures like lists and
42 dictionaries, have the same representation using either function.  Strings and
43 floating point numbers, in particular, have two distinct representations.
45 Some examples::
47    >>> s = 'Hello, world.'
48    >>> str(s)
49    'Hello, world.'
50    >>> repr(s)
51    "'Hello, world.'"
52    >>> str(0.1)
53    '0.1'
54    >>> repr(0.1)
55    '0.10000000000000001'
56    >>> x = 10 * 3.25
57    >>> y = 200 * 200
58    >>> s = 'The value of x is ' + repr(x) + ', and y is ' + repr(y) + '...'
59    >>> print s
60    The value of x is 32.5, and y is 40000...
61    >>> # The repr() of a string adds string quotes and backslashes:
62    ... hello = 'hello, world\n'
63    >>> hellos = repr(hello)
64    >>> print hellos
65    'hello, world\n'
66    >>> # The argument to repr() may be any Python object:
67    ... repr((x, y, ('spam', 'eggs')))
68    "(32.5, 40000, ('spam', 'eggs'))"
70 Here are two ways to write a table of squares and cubes::
72    >>> for x in range(1, 11):
73    ...     print repr(x).rjust(2), repr(x*x).rjust(3),
74    ...     # Note trailing comma on previous line
75    ...     print repr(x*x*x).rjust(4)
76    ...
77     1   1    1
78     2   4    8
79     3   9   27
80     4  16   64
81     5  25  125
82     6  36  216
83     7  49  343
84     8  64  512
85     9  81  729
86    10 100 1000
88    >>> for x in range(1,11):
89    ...     print '{0:2d} {1:3d} {2:4d}'.format(x, x*x, x*x*x)
90    ...
91     1   1    1
92     2   4    8
93     3   9   27
94     4  16   64
95     5  25  125
96     6  36  216
97     7  49  343
98     8  64  512
99     9  81  729
100    10 100 1000
102 (Note that in the first example, one space between each column was added by the
103 way :keyword:`print` works: it always adds spaces between its arguments.)
105 This example demonstrates the :meth:`rjust` method of string objects, which
106 right-justifies a string in a field of a given width by padding it with spaces
107 on the left.  There are similar methods :meth:`ljust` and :meth:`center`.  These
108 methods do not write anything, they just return a new string.  If the input
109 string is too long, they don't truncate it, but return it unchanged; this will
110 mess up your column lay-out but that's usually better than the alternative,
111 which would be lying about a value.  (If you really want truncation you can
112 always add a slice operation, as in ``x.ljust(n)[:n]``.)
114 There is another method, :meth:`zfill`, which pads a numeric string on the left
115 with zeros.  It understands about plus and minus signs::
117    >>> '12'.zfill(5)
118    '00012'
119    >>> '-3.14'.zfill(7)
120    '-003.14'
121    >>> '3.14159265359'.zfill(5)
122    '3.14159265359'
124 Basic usage of the :meth:`str.format` method looks like this::
126    >>> print 'We are the {0} who say "{1}!"'.format('knights', 'Ni')
127    We are the knights who say "Ni!"
129 The brackets and characters within them (called format fields) are replaced with
130 the objects passed into the :meth:`~str.format` method.  The number in the
131 brackets refers to the position of the object passed into the
132 :meth:`~str.format` method. ::
134    >>> print '{0} and {1}'.format('spam', 'eggs')
135    spam and eggs
136    >>> print '{1} and {0}'.format('spam', 'eggs')
137    eggs and spam
139 If keyword arguments are used in the :meth:`~str.format` method, their values
140 are referred to by using the name of the argument. ::
142    >>> print 'This {food} is {adjective}.'.format(
143    ...       food='spam', adjective='absolutely horrible')
144    This spam is absolutely horrible.
146 Positional and keyword arguments can be arbitrarily combined::
148    >>> print 'The story of {0}, {1}, and {other}.'.format('Bill', 'Manfred',
149    ...                                                    other='Georg')
150    The story of Bill, Manfred, and Georg.
152 An optional ``':'`` and format specifier can follow the field name. This allows
153 greater control over how the value is formatted.  The following example
154 truncates Pi to three places after the decimal.
156    >>> import math
157    >>> print 'The value of PI is approximately {0:.3f}.'.format(math.pi)
158    The value of PI is approximately 3.142.
160 Passing an integer after the ``':'`` will cause that field to be a minimum
161 number of characters wide.  This is useful for making tables pretty. ::
163    >>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 7678}
164    >>> for name, phone in table.items():
165    ...     print '{0:10} ==> {1:10d}'.format(name, phone)
166    ...
167    Jack       ==>       4098
168    Dcab       ==>       7678
169    Sjoerd     ==>       4127
171 If you have a really long format string that you don't want to split up, it
172 would be nice if you could reference the variables to be formatted by name
173 instead of by position.  This can be done by simply passing the dict and using
174 square brackets ``'[]'`` to access the keys ::
176    >>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 8637678}
177    >>> print ('Jack: {0[Jack]:d}; Sjoerd: {0[Sjoerd]:d}; '
178    ...        'Dcab: {0[Dcab]:d}'.format(table))
179    Jack: 4098; Sjoerd: 4127; Dcab: 8637678
181 This could also be done by passing the table as keyword arguments with the '**'
182 notation. ::
184    >>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 8637678}
185    >>> print 'Jack: {Jack:d}; Sjoerd: {Sjoerd:d}; Dcab: {Dcab:d}'.format(**table)
186    Jack: 4098; Sjoerd: 4127; Dcab: 8637678
188 This is particularly useful in combination with the new built-in :func:`vars`
189 function, which returns a dictionary containing all local variables.
191 For a complete overview of string formatting with :meth:`str.format`, see
192 :ref:`formatstrings`.
195 Old string formatting
196 ---------------------
198 The ``%`` operator can also be used for string formatting. It interprets the
199 left argument much like a :cfunc:`sprintf`\ -style format string to be applied
200 to the right argument, and returns the string resulting from this formatting
201 operation. For example::
203    >>> import math
204    >>> print 'The value of PI is approximately %5.3f.' % math.pi
205    The value of PI is approximately 3.142.
207 Since :meth:`str.format` is quite new, a lot of Python code still uses the ``%``
208 operator. However, because this old style of formatting will eventually be
209 removed from the language, :meth:`str.format` should generally be used.
211 More information can be found in the :ref:`string-formatting` section.
214 .. _tut-files:
216 Reading and Writing Files
217 =========================
219 .. index::
220    builtin: open
221    object: file
223 :func:`open` returns a file object, and is most commonly used with two
224 arguments: ``open(filename, mode)``.
228    >>> f = open('/tmp/workfile', 'w')
229    >>> print f
230    <open file '/tmp/workfile', mode 'w' at 80a0960>
232 The first argument is a string containing the filename.  The second argument is
233 another string containing a few characters describing the way in which the file
234 will be used.  *mode* can be ``'r'`` when the file will only be read, ``'w'``
235 for only writing (an existing file with the same name will be erased), and
236 ``'a'`` opens the file for appending; any data written to the file is
237 automatically added to the end.  ``'r+'`` opens the file for both reading and
238 writing. The *mode* argument is optional; ``'r'`` will be assumed if it's
239 omitted.
241 On Windows, ``'b'`` appended to the mode opens the file in binary mode, so there
242 are also modes like ``'rb'``, ``'wb'``, and ``'r+b'``.  Windows makes a
243 distinction between text and binary files; the end-of-line characters in text
244 files are automatically altered slightly when data is read or written.  This
245 behind-the-scenes modification to file data is fine for ASCII text files, but
246 it'll corrupt binary data like that in :file:`JPEG` or :file:`EXE` files.  Be
247 very careful to use binary mode when reading and writing such files.  On Unix,
248 it doesn't hurt to append a ``'b'`` to the mode, so you can use it
249 platform-independently for all binary files.
252 .. _tut-filemethods:
254 Methods of File Objects
255 -----------------------
257 The rest of the examples in this section will assume that a file object called
258 ``f`` has already been created.
260 To read a file's contents, call ``f.read(size)``, which reads some quantity of
261 data and returns it as a string.  *size* is an optional numeric argument.  When
262 *size* is omitted or negative, the entire contents of the file will be read and
263 returned; it's your problem if the file is twice as large as your machine's
264 memory. Otherwise, at most *size* bytes are read and returned.  If the end of
265 the file has been reached, ``f.read()`` will return an empty string (``""``).
268    >>> f.read()
269    'This is the entire file.\n'
270    >>> f.read()
271    ''
273 ``f.readline()`` reads a single line from the file; a newline character (``\n``)
274 is left at the end of the string, and is only omitted on the last line of the
275 file if the file doesn't end in a newline.  This makes the return value
276 unambiguous; if ``f.readline()`` returns an empty string, the end of the file
277 has been reached, while a blank line is represented by ``'\n'``, a string
278 containing only a single newline.   ::
280    >>> f.readline()
281    'This is the first line of the file.\n'
282    >>> f.readline()
283    'Second line of the file\n'
284    >>> f.readline()
285    ''
287 ``f.readlines()`` returns a list containing all the lines of data in the file.
288 If given an optional parameter *sizehint*, it reads that many bytes from the
289 file and enough more to complete a line, and returns the lines from that.  This
290 is often used to allow efficient reading of a large file by lines, but without
291 having to load the entire file in memory.  Only complete lines will be returned.
294    >>> f.readlines()
295    ['This is the first line of the file.\n', 'Second line of the file\n']
297 An alternative approach to reading lines is to loop over the file object. This is
298 memory efficient, fast, and leads to simpler code::
300    >>> for line in f:
301            print line,
303    This is the first line of the file.
304    Second line of the file
306 The alternative approach is simpler but does not provide as fine-grained
307 control.  Since the two approaches manage line buffering differently, they
308 should not be mixed.
310 ``f.write(string)`` writes the contents of *string* to the file, returning
311 ``None``.   ::
313    >>> f.write('This is a test\n')
315 To write something other than a string, it needs to be converted to a string
316 first::
318    >>> value = ('the answer', 42)
319    >>> s = str(value)
320    >>> f.write(s)
322 ``f.tell()`` returns an integer giving the file object's current position in the
323 file, measured in bytes from the beginning of the file.  To change the file
324 object's position, use ``f.seek(offset, from_what)``.  The position is computed
325 from adding *offset* to a reference point; the reference point is selected by
326 the *from_what* argument.  A *from_what* value of 0 measures from the beginning
327 of the file, 1 uses the current file position, and 2 uses the end of the file as
328 the reference point.  *from_what* can be omitted and defaults to 0, using the
329 beginning of the file as the reference point. ::
331    >>> f = open('/tmp/workfile', 'r+')
332    >>> f.write('0123456789abcdef')
333    >>> f.seek(5)     # Go to the 6th byte in the file
334    >>> f.read(1)
335    '5'
336    >>> f.seek(-3, 2) # Go to the 3rd byte before the end
337    >>> f.read(1)
338    'd'
340 When you're done with a file, call ``f.close()`` to close it and free up any
341 system resources taken up by the open file.  After calling ``f.close()``,
342 attempts to use the file object will automatically fail. ::
344    >>> f.close()
345    >>> f.read()
346    Traceback (most recent call last):
347      File "<stdin>", line 1, in ?
348    ValueError: I/O operation on closed file
350 It is good practice to use the :keyword:`with` keyword when dealing with file
351 objects.  This has the advantage that the file is properly closed after its
352 suite finishes, even if an exception is raised on the way.  It is also much
353 shorter than writing equivalent :keyword:`try`\ -\ :keyword:`finally` blocks::
355     >>> with open('/tmp/workfile', 'r') as f:
356     ...     read_data = f.read()
357     >>> f.closed
358     True
360 File objects have some additional methods, such as :meth:`~file.isatty` and
361 :meth:`~file.truncate` which are less frequently used; consult the Library
362 Reference for a complete guide to file objects.
365 .. _tut-pickle:
367 The :mod:`pickle` Module
368 ------------------------
370 .. index:: module: pickle
372 Strings can easily be written to and read from a file. Numbers take a bit more
373 effort, since the :meth:`read` method only returns strings, which will have to
374 be passed to a function like :func:`int`, which takes a string like ``'123'``
375 and returns its numeric value 123.  However, when you want to save more complex
376 data types like lists, dictionaries, or class instances, things get a lot more
377 complicated.
379 Rather than have users be constantly writing and debugging code to save
380 complicated data types, Python provides a standard module called :mod:`pickle`.
381 This is an amazing module that can take almost any Python object (even some
382 forms of Python code!), and convert it to a string representation; this process
383 is called :dfn:`pickling`.  Reconstructing the object from the string
384 representation is called :dfn:`unpickling`.  Between pickling and unpickling,
385 the string representing the object may have been stored in a file or data, or
386 sent over a network connection to some distant machine.
388 If you have an object ``x``, and a file object ``f`` that's been opened for
389 writing, the simplest way to pickle the object takes only one line of code::
391    pickle.dump(x, f)
393 To unpickle the object again, if ``f`` is a file object which has been opened
394 for reading::
396    x = pickle.load(f)
398 (There are other variants of this, used when pickling many objects or when you
399 don't want to write the pickled data to a file; consult the complete
400 documentation for :mod:`pickle` in the Python Library Reference.)
402 :mod:`pickle` is the standard way to make Python objects which can be stored and
403 reused by other programs or by a future invocation of the same program; the
404 technical term for this is a :dfn:`persistent` object.  Because :mod:`pickle` is
405 so widely used, many authors who write Python extensions take care to ensure
406 that new data types such as matrices can be properly pickled and unpickled.