Python系统编程入门指南（掌握Python与操作系统交互的核心技能）

什么是系统编程？

系统编程是指编写直接与操作系统交互的程序，用于管理硬件资源、文件系统、进程、内存等底层功能。在 Python 中，我们可以通过标准库（如 os、sys、subprocess 等）轻松实现这些功能，而无需像 C 语言那样处理复杂的指针和内存管理。

一、Python文件操作（基础中的基础）

Python文件操作 是系统编程中最常见的任务之一。无论是读取配置文件、写入日志，还是批量处理数据，都离不开文件操作。

下面是一个安全读取文件内容的示例：

# 安全地读取文件内容try:    with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:        content = file.read()        print(content)except FileNotFoundError:    print("文件未找到！")except IOError:    print("读取文件时发生错误！")

使用 with 语句可以确保文件在使用后自动关闭，即使发生异常也不会导致资源泄露。

二、执行系统命令（subprocess模块）

有时候我们需要在 Python 脚本中运行外部命令（如 ls、dir、ping 等），这时就可以使用 subprocess 模块。这是 Python操作系统交互 的核心方式之一。

import subprocess# 执行系统命令并获取输出result = subprocess.run(['ls', '-l'], capture_output=True, text=True)if result.returncode == 0:    print("命令执行成功：")    print(result.stdout)else:    print("命令执行失败：")    print(result.stderr)

注意：在 Windows 系统中，可将 ['ls', '-l'] 替换为 ['dir']。

三、进程管理（os 与 psutil）

Python进程管理 允许你查看、启动甚至终止系统中的进程。Python 标准库中的 os 模块提供了基本功能，而第三方库 psutil 则更加强大。

首先安装 psutil（如果尚未安装）：

pip install psutil

然后使用它列出所有进程：

import psutilfor proc in psutil.process_iter(['pid', 'name', 'username']):    try:        print(f"PID: {proc.info['pid']}, 名称: {proc.info['name']}, 用户: {proc.info['username']}")    except (psutil.NoSuchProcess, psutil.AccessDenied):        # 进程可能在遍历时已退出        pass

四、环境变量与路径操作

操作系统通过环境变量传递配置信息。Python 可以轻松读取和设置它们：

import os# 读取环境变量home_dir = os.getenv('HOME')  # Linux/macOS# home_dir = os.getenv('USERPROFILE')  # Windowsprint(f"用户主目录: {home_dir}")# 设置临时环境变量（仅当前进程有效）os.environ['MY_VAR'] = 'HelloSystem'print(os.getenv('MY_VAR'))

总结

通过本教程，你已经掌握了 Python系统编程 的四大核心技能：Python文件操作、Python操作系统交互、Python进程管理 以及环境变量处理。这些知识不仅能帮助你编写更强大的自动化脚本，还能为你深入学习操作系统原理打下坚实基础。

记住：系统编程虽强大，但也需谨慎使用。例如，删除文件或终止进程的操作不可逆，请务必在测试环境中充分验证代码后再用于生产环境。

现在，打开你的 Python 编辑器，尝试运行上面的代码吧！实践是掌握 Python系统编程 的最佳方式。