Python中的操作系统函数——用于进行操作系统级别的操作和管理

Python作为一种编程语言，可以直接与操作系统进行交互，以进行操作系统级别的操作和管理。通过Python的操作系统函数，我们可以获取当前的操作系统信息、创建和管理进程、访问文件系统、进行网络编程等。

操作系统函数分为三类：系统调用、库函数和扩展模块。系统调用是通过Python中的os模块提供的一组函数来直接调用操作系统的API接口。库函数是通过Python中的标准库和第三方库来提供对操作系统功能的更高层次的封装，使得操作更加简洁和易于使用。扩展模块则是通过C编写的Python模块，直接与操作系统底层的API进行交互，实现一些高级的操作和功能。

首先，我们来看一下通过Python中的操作系统函数来获取当前操作系统信息的方法。

1. 获取操作系统类型

可以使用Python中的sys模块来获取操作系统的类型，具体代码如下：

import sys

if sys.platform.startswith('win'):
    print('Windows system')
elif sys.platform.startswith('linux'):
    print('Linux system')
elif sys.platform.startswith('darwin'):
    print('Mac OSX system')
else:
    print('Other systems')

通过sys.platform属性可以获取当前操作系统的类型，然后根据不同的操作系统类型进行相应的操作和管理。

2. 获取系统的环境变量

在操作系统中，环境变量是一组可被程序调用的动态值，可用于存储有关操作系统、用户或应用程序的信息。我们可以使用Python中的os模块来获取系统的环境变量，具体代码如下：

import os

envs = os.environ
for key, value in envs.items():
    print(key + ':' + value)

通过os.environ属性可以获取系统的环境变量，然后遍历环境变量字典，打印每个环境变量的值。

接下来，我们来了解如何通过Python中的操作系统函数来创建和管理进程。

3. 执行外部程序

可以使用Python中的os模块来执行外部程序，具体代码如下：

import os

os.system('ls -lh')

在Linux系统中，ls -lh命令用于获取当前目录下的文件列表。通过os.system函数，我们可以直接在Python程序中执行该命令，并将结果输出到终端。

4. 创建子进程并等待其结束

在Python中，我们可以使用os.fork函数来创建子进程，并使用os.wait函数来等待子进程结束。具体代码如下：

import os

pid = os.fork()
if pid == 0:
    # 子进程代码
    print('child process')
else:
    # 父进程代码
    print('parent process')
    os.wait()  # 等待子进程结束

在该例子中，我们先使用os.fork函数创建子进程，然后根据子进程和父进程的不同，分别打印“child process”和“parent process”。最后，我们使用os.wait函数来等待子进程结束。

5. 并行执行多个子进程

在某些场景下，我们需要同时执行多个子进程，并等待它们全部结束后再进行后续操作。这时，我们可以使用Python中的multiprocessing模块来实现。具体代码如下：

import multiprocessing
import time

def func(n):
    time.sleep(n)
    print(n)

if __name__ == '__main__':
    p1 = multiprocessing.Process(target=func, args=(1,))
    p2 = multiprocessing.Process(target=func, args=(2,))
    p3 = multiprocessing.Process(target=func, args=(3,))
    p1.start()
    p2.start()
    p3.start()
    p1.join()
    p2.join()
    p3.join()

在该例子中，我们定义了一个名为“func”的函数，该函数会休眠n秒，并打印n。然后，我们使用multiprocessing.Process来创建三个子进程，并分别传入不同的参数。最后，我们分别启动三个子进程，然后等待它们全部结束。

最后，我们来了解一下如何通过Python中的操作系统函数来访问文件系统。

6. 创建目录和文件

可以使用Python中的os模块来创建目录和文件，具体代码如下：

import os

os.mkdir('temp')  # 创建目录
os.chdir('temp')  # 切换到目录
with open('test.txt', 'w') as f:  # 创建文件
    f.write('Hello world!')

在该例子中，我们先使用os.mkdir函数创建名为“temp”的目录，然后使用os.chdir函数切换到该目录下。接着，我们使用with open语句创建名为“test.txt”的文件，并向该文件写入“Hello world!”的内容。

7. 遍历目录

在Python中，我们可以使用os.walk函数来遍历目录和文件，具体代码如下：

import os

for root, dirs, files in os.walk('.'):
    print('root:', root)
    print('dirs:', dirs)
    print('files:', files)

在该例子中，我们使用os.walk函数中的root、dirs、files三个参数，分别表示当前目录的路径、当前目录下的子目录名列表和当前目录下的文件名列表。最后，我们遍历每个目录并打印出来。

总之，Python中的操作系统函数可以帮助我们实现一些操作系统级别的操作和管理。通过这些函数，我们可以获取当前操作系统的信息、创建和管理进程、访问文件系统、进行网络编程等操作。无论是在Linux系统中还是在Windows操作系统中，Python中的操作系统函数都可以提供更加方便和快捷的操作方式。