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# 7. Entrada e saída

Existem várias maneiras de apresentar a saída de um programa; os dados podem ser exibidos em forma legível para seres humanos, ou escritos em arquivos para uso posterior. Este capítulo apresentará algumas das possibilidades.

## 7.1. Refinando a formatação de saída

So far we’ve encountered two ways of writing values: expression statements and the `print` statement. (A third way is using the `write()` method of file objects; the standard output file can be referenced as `sys.stdout`. See the Library Reference for more information on this.)

Often you’ll want more control over the formatting of your output than simply printing space-separated values. There are two ways to format your output; the first way is to do all the string handling yourself; using string slicing and concatenation operations you can create any layout you can imagine. The string types have some methods that perform useful operations for padding strings to a given column width; these will be discussed shortly. The second way is to use the `str.format()` method.

The `string` module contains a `Template` class which offers yet another way to substitute values into strings.

One question remains, of course: how do you convert values to strings? Luckily, Python has ways to convert any value to a string: pass it to the `repr()` or `str()` functions.

The `str()` function is meant to return representations of values which are fairly human-readable, while `repr()` is meant to generate representations which can be read by the interpreter (or will force a `SyntaxError` if there is no equivalent syntax). For objects which don’t have a particular representation for human consumption, `str()` will return the same value as `repr()`. Many values, such as numbers or structures like lists and dictionaries, have the same representation using either function. Strings and floating point numbers, in particular, have two distinct representations.

Alguns exemplos:

    >>> s = 'Hello, world.'
    >>> str(s)
    'Hello, world.'
    >>> repr(s)
    "'Hello, world.'"
    >>> str(1.0/7.0)
    '0.142857142857'
    >>> repr(1.0/7.0)
    '0.14285714285714285'
    >>> x = 10 * 3.25
    >>> y = 200 * 200
    >>> s = 'The value of x is ' + repr(x) + ', and y is ' + repr(y) + '...'
    >>> print s
    The value of x is 32.5, and y is 40000...
    >>> # The repr() of a string adds string quotes and backslashes:
    ... hello = 'hello, world\n'
    >>> hellos = repr(hello)
    >>> print hellos
    'hello, world\n'
    >>> # The argument to repr() may be any Python object:
    ... repr((x, y, ('spam', 'eggs')))
    "(32.5, 40000, ('spam', 'eggs'))"

Here are two ways to write a table of squares and cubes:

    >>> for x in range(1, 11):
    ...     print repr(x).rjust(2), repr(x*x).rjust(3),
    ...     # Note trailing comma on previous line
    ...     print repr(x*x*x).rjust(4)
    ...
     1   1    1
     2   4    8
     3   9   27
     4  16   64
     5  25  125
     6  36  216
     7  49  343
     8  64  512
     9  81  729
    10 100 1000

    >>> for x in range(1,11):
    ...     print '{0:2d} {1:3d} {2:4d}'.format(x, x*x, x*x*x)
    ...
     1   1    1
     2   4    8
     3   9   27
     4  16   64
     5  25  125
     6  36  216
     7  49  343
     8  64  512
     9  81  729
    10 100 1000

(Note that in the first example, one space between each column was added by the way `print` works: by default it adds spaces between its arguments.)

This example demonstrates the `str.rjust()` method of string objects, which right-justifies a string in a field of a given width by padding it with spaces on the left. There are similar methods `str.ljust()` and `str.center()`. These methods do not write anything, they just return a new string. If the input string is too long, they don’t truncate it, but return it unchanged; this will mess up your column lay-out but that’s usually better than the alternative, which would be lying about a value. (If you really want truncation you can always add a slice operation, as in `x.ljust(n)[:n]`.)

Existe ainda o método `str.zfill()` que preenche uma string numérica com zeros à esquerda, e sabe lidar com sinais positivos e negativos:

    >>> '12'.zfill(5)
    '00012'
    >>> '-3.14'.zfill(7)
    '-003.14'
    >>> '3.14159265359'.zfill(5)
    '3.14159265359'

Um uso básico do método `str.format()` tem esta forma:

    >>> print 'We are the {} who say "{}!"'.format('knights', 'Ni')
    We are the knights who say "Ni!"

The brackets and characters within them (called format fields) are replaced with the objects passed into the `str.format()` method. A number in the brackets refers to the position of the object passed into the `str.format()` method.

    >>> print '{0} and {1}'.format('spam', 'eggs')
    spam and eggs
    >>> print '{1} and {0}'.format('spam', 'eggs')
    eggs and spam

Se argumentos nomeados são passados para o método `str.format()`, seus valores serão referenciados usando o nome do argumento:

    >>> print 'This {food} is {adjective}.'.format(
    ...       food='spam', adjective='absolutely horrible')
    This spam is absolutely horrible.

Argumentos posicionais e nomeados podem ser combinados à vontade:

    >>> print 'The story of {0}, {1}, and {other}.'.format('Bill', 'Manfred',
    ...                                                    other='Georg')
    The story of Bill, Manfred, and Georg.

`'!s'` (apply `str()`) and `'!r'` (apply `repr()`) can be used to convert the value before it is formatted.

    >>> import math
    >>> print 'The value of PI is approximately {}.'.format(math.pi)
    The value of PI is approximately 3.14159265359.
    >>> print 'The value of PI is approximately {!r}.'.format(math.pi)
    The value of PI is approximately 3.141592653589793.

An optional `':'` and format specifier can follow the field name. This allows greater control over how the value is formatted. The following example rounds Pi to three places after the decimal.

    >>> import math
    >>> print 'The value of PI is approximately {0:.3f}.'.format(math.pi)
    The value of PI is approximately 3.142.

Passing an integer after the `':'` will cause that field to be a minimum number of characters wide. This is useful for making tables pretty.

    >>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 7678}
    >>> for name, phone in table.items():
    ...     print '{0:10} ==> {1:10d}'.format(name, phone)
    ...
    Jack       ==>       4098
    Dcab       ==>       7678
    Sjoerd     ==>       4127

Se uma string de formatação é muito longa, e não se deseja quebrá-la, pode ser bom referir-se aos valores a serem formatados por nome, em vez de posição. Isto pode ser feito passando um dicionário usando colchetes `[]` para acessar as chaves:

    >>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 8637678}
    >>> print ('Jack: {0[Jack]:d}; Sjoerd: {0[Sjoerd]:d}; '
    ...        'Dcab: {0[Dcab]:d}'.format(table))
    Jack: 4098; Sjoerd: 4127; Dcab: 8637678

Isto também pode ser feito passando o dicionário como argumento do método, usando a notação **:

    >>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 8637678}
    >>> print 'Jack: {Jack:d}; Sjoerd: {Sjoerd:d}; Dcab: {Dcab:d}'.format(**table)
    Jack: 4098; Sjoerd: 4127; Dcab: 8637678

Isto é particularmente útil em conjunto com a função embutida `vars()`, que devolve um dicionário contendo todas as variáveis locais.

Para uma visão completa da formatação de strings com `str.format()`, veja a seção Format String Syntax.

### 7.1.1. Formatação de strings à moda antiga

O operador `%` também pode ser usado para formatação de strings. O argumento da esquerda é interpretado de forma semelhante ao estilo de formatação da função `sprintf()` da linguagem C, aplicando a formatação ao argumento da direita, e devolvendo a string resultante. Por exemplo:

    >>> import math
    >>> print 'The value of PI is approximately %5.3f.' % math.pi
    The value of PI is approximately 3.142.

More information can be found in the String Formatting Operations section.

## 7.2. Leitura e escrita de arquivos

`open()` returns a file object, and is most commonly used with two arguments: `open(filename, mode)`.

    >>> f = open('workfile', 'w')
    >>> print f
    <open file 'workfile', mode 'w' at 80a0960>

O primeiro argumento é uma string contendo o nome do arquivo. O segundo argumento é outra string, contendo alguns caracteres que descrevem o modo como o arquivo será usado. modo pode ser `'r'` quando o arquivo será apenas lido, `'w'` para escrever (se o arquivo já existir seu conteúdo prévio será apagado), e `'a'` para abrir o arquivo para adição; qualquer escrita será adicionada ao final do arquivo. A opção `'r+'` abre o arquivo tanto para leitura como para escrita. O argumento modo é opcional, em caso de omissão será assumido `'r'`.

On Windows, `'b'` appended to the mode opens the file in binary mode, so there are also modes like `'rb'`, `'wb'`, and `'r+b'`. Python on Windows makes a distinction between text and binary files; the end-of-line characters in text files are automatically altered slightly when data is read or written. This behind-the-scenes modification to file data is fine for ASCII text files, but it’ll corrupt binary data like that in `JPEG` or `EXE` files. Be very careful to use binary mode when reading and writing such files. On Unix, it doesn’t hurt to append a `'b'` to the mode, so you can use it platform-independently for all binary files.

### 7.2.1. Métodos de objetos arquivo

Para simplificar, o resto dos exemplos nesta seção assumem que um objeto arquivo chamado `f` já foi criado.

To read a file’s contents, call `f.read(size)`, which reads some quantity of data and returns it as a string. size is an optional numeric argument. When size is omitted or negative, the entire contents of the file will be read and returned; it’s your problem if the file is twice as large as your machine’s memory. Otherwise, at most size bytes are read and returned. If the end of the file has been reached, `f.read()` will return an empty string (`""`).

    >>> f.read()
    'This is the entire file.\n'
    >>> f.read()
    ''

`f.readline()` reads a single line from the file; a newline character (`\n`) is left at the end of the string, and is only omitted on the last line of the file if the file doesn’t end in a newline. This makes the return value unambiguous; if `f.readline()` returns an empty string, the end of the file has been reached, while a blank line is represented by `'\n'`, a string containing only a single newline.

    >>> f.readline()
    'This is the first line of the file.\n'
    >>> f.readline()
    'Second line of the file\n'
    >>> f.readline()
    ''

Uma maneira alternativa de ler linhas do arquivo é iterar diretamente pelo objeto arquivo. É eficiente, rápido e resulta em código mais simples:

    >>> for line in f:
            print line,

    This is the first line of the file.
    Second line of the file

Se desejar ler todas as linhas de um arquivo em uma lista, pode-se usar `list(f)` ou `f.readlines()`.

`f.write(string)` writes the contents of string to the file, returning `None`.

    >>> f.write('This is a test\n')

To write something other than a string, it needs to be converted to a string first:

    >>> value = ('the answer', 42)
    >>> s = str(value)
    >>> f.write(s)

`f.tell()` returns an integer giving the file object’s current position in the file, measured in bytes from the beginning of the file. To change the file object’s position, use `f.seek(offset, from_what)`. The position is computed from adding offset to a reference point; the reference point is selected by the from_what argument. A from_what value of 0 measures from the beginning of the file, 1 uses the current file position, and 2 uses the end of the file as the reference point. from_what can be omitted and defaults to 0, using the beginning of the file as the reference point.

    >>> f = open('workfile', 'r+')
    >>> f.write('0123456789abcdef')
    >>> f.seek(5)      # Go to the 6th byte in the file
    >>> f.read(1)
    '5'
    >>> f.seek(-3, 2)  # Go to the 3rd byte before the end
    >>> f.read(1)
    'd'

When you’re done with a file, call `f.close()` to close it and free up any system resources taken up by the open file. After calling `f.close()`, attempts to use the file object will automatically fail.

    >>> f.close()
    >>> f.read()
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    ValueError: I/O operation on closed file

It is good practice to use the `with` keyword when dealing with file objects. This has the advantage that the file is properly closed after its suite finishes, even if an exception is raised on the way. It is also much shorter than writing equivalent `try`-`finally` blocks:

    >>> with open('workfile', 'r') as f:
    ...     read_data = f.read()
    >>> f.closed
    True

Objetos arquivo tem alguns método adicionais, como `isatty()` e `truncate()` que não são usados com frequência; consulte a Biblioteca de Referência para um guia completo de objetos arquivo.

### 7.2.2. Gravando dados estruturados com `json`

Strings podem ser facilmente gravadas e lidas em um arquivo. Números dão um pouco mais de trabalho, já que o método `read()` só retorna strings, que terão que ser passadas para uma função como `int()`, que pega uma string como `'123'` e retorna seu valor numérico 123. Quando você deseja salvar tipos de dados mais complexos, como listas e dicionários aninhados, a análise e serialização manual tornam-se complicadas.

Ao invés de ter usuários constantemente escrevendo e depurando código para gravar tipos complicados de dados em arquivos, o Python permite que se use o popular formato de troca de dados chamado JSON (JavaScript Object Notation). O módulo padrão chamado `json` pode pegar hierarquias de dados em Python e convertê-las em representações de strings; esse processo é chamado serialização. Reconstruir os dados estruturados da representação string é chamado desserialização. Entre serializar e desserializar, a string que representa o objeto pode ser armazenada em um arquivo, ou estrutura de dados, ou enviada por uma conexão de rede para alguma outra máquina.

Nota

O formato JSON é comumente usado por aplicativos modernos para permitir troca de dados. Pessoas que programam já estão familiarizadas com esse formato, o que o torna uma boa opção para interoperabilidade.

Um objeto `x`, pode ser visualizado na sua representação JSON com uma simples linha de código:

    >>> import json
    >>> json.dumps([1, 'simple', 'list'])
    '[1, "simple", "list"]'

Another variant of the `dumps()` function, called `dump()`, simply serializes the object to a file. So if `f` is a file object opened for writing, we can do this:

    json.dump(x, f)

To decode the object again, if `f` is a file object which has been opened for reading:

    x = json.load(f)

Essa técnica de serialização simples pode manipular listas e dicionários, mas a serialização de instâncias de classes arbitrárias no JSON requer um pouco mais de esforço. A referência para o módulo `json` contém uma explicação disso.

Ver também

O módulo `pickle`

Ao contrário do JSON, pickle é um protocolo que permite a serialização de objetos Python arbitrariamente complexos. Por isso, é específico do Python e não pode ser usado para se comunicar com aplicativos escritos em outros linguagens. Também é inseguro por padrão: desserializar dados de pickle, provenientes de uma fonte não confiável, pode executar código arbitrário, se os dados foram criados por um invasor habilidoso.