前言

os 模块是 Python 与操作系统打交道的入口：路径、目录、环境变量、进程信息、文件描述符，都从它这里走。它的特点是函数名短、参数少、但语义差异大——os.remove 和 os.rmdir 只差几个字母，一个删文件一个删空目录，用错就是一句报错甚至误删。

几个常见误解：以为 os.listdir() 返回排序后的结果（不保证）；以为 os.walk() 的 dirnames 可以直接拿来当完整路径用（不行，需要 os.path.join）；以为 os.environ 改了就写回系统了（只改当前进程）。

本文用「路径与环境 → 目录遍历 → 进程与系统信息」三个板块，把 os 模块最常用的部分配上可直接运行的示例讲清楚。示例面向 Python 3.8+。

一、路径、分隔符与环境变量

先说几个常量和函数，它们让代码能跨平台：

名称	含义	典型值

os.name

操作系统大类

'posix'、'nt'

os.sep

路径分隔符

'/' 或 '\\'

os.pathsep

PATH 里的分隔符

':' 或 ';'

os.linesep

行分隔符

'\n' 或 '\r\n'

os.getcwd() 返回当前工作目录，os.chdir(path) 切换：

# 适用于 Python 3.8+

import os



print(os.getcwd())

os.chdir("..")           # 切到上级目录

print(os.getcwd())

注意 os.getcwd() 拿到的和脚本文件所在目录不是一回事。从别处执行脚本时，工作目录是「你在哪敲的命令」，不是「脚本放在哪」。要拿脚本自身的目录，得用 __file__ 推算。

环境变量通过 os.environ 这个映射对象访问：

# 适用于 Python 3.8+

import os



home = os.environ.get("HOME") or os.environ.get("USERPROFILE")

print(home)



os.environ["APP_MODE"] = "debug"    # 只影响当前进程及其子进程

os.environ[key] 在键不存在时抛 KeyError，所以一般用 os.environ.get(key, default) 或 os.getenv(key, default)。两者差别不大：os.getenv 就是 os.environ.get 的薄封装。

二、目录遍历：listdir、scandir、walk

os.listdir(path='.') 返回目录下所有条目名的列表，不含 '.' 和 '..'，也不保证顺序。它返回的是名字，不是路径，要拼完整路径得自己 os.path.join：

# 适用于 Python 3.8+

import os



for name in os.listdir("."):

    full = os.path.join(".", name)

    print(full, os.path.isdir(full))

上面这段代码对每个条目都要额外调一次 os.path.isdir，也就是一次系统调用。

os.scandir(path='.') 返回的是 os.DirEntry 迭代器，每个 entry 自带 name、path 属性和 is_file() / is_dir() / stat() 方法，这些信息在扫描目录时往往一并拿到了，所以能少掉大量额外调用。它同时是上下文管理器：

# 适用于 Python 3.8+

import os



with os.scandir(".") as it:

    for entry in it:

        if entry.is_file() and not entry.name.startswith("."):

            print(entry.name)

官方文档特别提醒：os.DirEntry 不适合长期保存，因为它的缓存会过期，需要最新信息时应改用 os.stat(entry.path)。

os.walk(top, topdown=True, onerror=None, followlinks=False) 是最常用的递归遍历工具。它对树里每个目录产出一个三元组 (dirpath, dirnames, filenames)：

# 适用于 Python 3.8+

import os

from os.path import join, getsize



for root, dirs, files in os.walk("project"):

    print(root, "里", len(files), "个文件")

    total = sum(getsize(join(root, name)) for name in files)

    print("  合计", total, "字节")

    if "__pycache__" in dirs:

        dirs.remove("__pycache__")     # 原地裁剪，跳过该子树

三件事必须记住：dirnames 和 filenames 里都只是名字，不含路径；topdown=True 时原地修改 dirnames 可以剪枝（topdown=False 时改了没用）；列表是否有序取决于文件系统，官方明确不保证。

三、进程与系统信息

os 里还有一批读取进程/系统状态的小工具，写脚本时很有用：

# 适用于 Python 3.8+

import os



print("进程号", os.getpid())

print("父进程号", os.getppid())

print("CPU 核心数", os.cpu_count())

os.cpu_count() 返回逻辑 CPU 数量，在无法确定的平台上返回 None，拿它做多进程进程池大小时要判空。CPU 密集任务用 multiprocessing 才能真正并行；os.cpu_count() 常常就是进程数的起点。

创建目录用 os.mkdir 和 os.makedirs：

# 适用于 Python 3.8+

import os



os.mkdir("out")                      # 只建一层，父目录不存在会失败

os.makedirs("a/b/c", exist_ok=True)  # 逐级创建，exist_ok=True 时已存在不报错

实战：统计目录树里各类文件的数量与体积

下面这段脚本把 walk、路径判断和 stat 组合起来，输出扩展名分布：

# 适用于 Python 3.8+

import os

from collections import defaultdict



def summarize(top):

    total = defaultdict(lambda: [0, 0])       # 扩展名 -> [个数, 字节数]

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

        dirs[:] = [d for d in dirs if not d.startswith(".")]   # 剪掉隐藏目录

        for name in files:

            full = os.path.join(root, name)

            ext = os.path.splitext(name)[1].lower() or "(无扩展名)"

            try:

                size = os.path.getsize(full)

            except OSError:

                continue                       # 断链、权限不足等，跳过

            stat = total[ext]

            stat[0] += 1

            stat[1] += size

    return total



if __name__ == "__main__":

    for ext, (count, size) in sorted(summarize(".").items(),

                                     key=lambda kv: -kv[1][1]):

        print(f"{ext:<12} {count:>6} 个 {size:>12} 字节")

这里用 dirs[:] = [...] 做切片赋值，是因为 os.walk 依赖原地修改 dirnames 列表对象来判断是否继续递归；直接 dirs = [...] 只是把局部名字重新绑定，walk 看不到，剪枝就失效了。

常见坑点

1. 以为 listdir 返回有序结果

❌ os.listdir(".")[0] 当「第一个文件」用，不同文件系统结果不同。 ✅ 需要顺序就自己排：sorted(os.listdir("."))。

2. 把 walk 的 filenames 当完整路径

❌ open(name) 直接打开，报文件找不到。 ✅ open(os.path.join(root, name))。

3. 剪枝时重新绑定而不是原地改

❌ dirs = [d for d in dirs if ...]，os.walk 根本看不到。 ✅ dirs[:] = [d for d in dirs if ...]，切片赋值改的是同一个列表。

4. os.environ[key] 取不存在的键

❌ os.environ["PATHX"] 抛 KeyError。 ✅ os.getenv("PATHX", "") 或 os.environ.get("PATHX", "")。

5. 把 getcwd() 当成脚本目录

❌ 用 os.getcwd() 拼资源路径，换个目录执行就找不到文件。 ✅ 用 os.path.dirname(os.path.abspath(__file__)) 定位脚本自身目录。

6. os.makedirs 不带 exist_ok

❌ 重复执行脚本时 FileExistsError 直接中断。 ✅ os.makedirs(path, exist_ok=True)。

7. os.cpu_count() 返回 None 时直接用

❌ Pool(os.cpu_count()) 在拿不到核心数的平台上会出错。 ✅ os.cpu_count() or 1，给一个安全兜底。

8. 用 os.remove 删目录

❌ os.remove("somedir")，抛 IsADirectoryError（POSIX 上）或 PermissionError（Windows 上）。 ✅ 删空目录用 os.rmdir，删整树用 shutil.rmtree。

总结

需求	函数	关键点

当前目录

os.getcwd()

是「执行位置」，不是脚本位置

列目录名

os.listdir(path='.')

无序、只有名字

带类型扫描

os.scandir(path='.')

DirEntry，信息缓存会过期

递归遍历

os.walk(top, ...)

dirnames 原地改可剪枝

读环境变量

os.getenv(key, default)

不存在返回默认值

建目录

os.makedirs(name, exist_ok=True)

逐级创建

系统信息

os.cpu_count()

可能返回 None

os 模块本身不难，难在「返回的是名字还是路径」「顺序有没有保证」「列表改的是对象还是名字」这三类细节上。把 os.path.join 用熟、把 dirs[:] 记住，绝大多数问题都能避开。