Python中read后write写入位置不符预期：是特性还是Bug？

问题背景 #

在Python 3.11.2版本（运行于Windows 10 Home 22H2及MacOS 12.6.3系统）中，以r+模式打开文件并读取到中间位置后，直接调用file.write()时，写入位置是文件末尾而非当前指针位置，这与read()从当前位置继续读取的行为不符。

测试环境与内容 #

初始文件内容 #

content.txt初始内容：

this is just some miscellaneous unimportant text

测试代码 #

with open("content.txt", "r+", encoding="utf-8") as file:
    print("start tell", file.tell())

    a = file.read(20)
    a_tell = file.tell()
    print(f"{a=} {a_tell=}")

    b = file.read(5)
    b_tell = file.tell()
    print(f"{b=} {b_tell=}")

    file.write("ABCDE")
    abcde_tell = file.tell()
    print(f"{abcde_tell=}")

    file.seek(b_tell)
    print("seek b_tell", file.tell())

    file.write("XYZ")
    xyz_tell = file.tell()
    print(f"{xyz_tell=}")

代码输出 #

start tell 0
a='this is just some mi' a_tell=20
b='scell' b_tell=25
abcde_tell=53
seek b_tell 25
xyz_tell=28

结果对比 #

• 预期文件内容：this is just some miscellXYZDEs unimportant text
• 实际文件内容：this is just some miscellXYZous unimportant textABCDE

观察到的现象 #

• file.read(n)后调用file.read(m)会从位置n开始读取，符合预期
• file.read(n)后直接调用file.write("ABCDE")会写入文件末尾而非位置n，不符合直觉
• 调用file.seek(n)后再执行file.write("XYZ")会在位置n写入，符合预期

原因分析 #

这是预期行为，并非Bug。Python的文件操作基于底层操作系统的C标准库实现，当在r+模式下混合读写操作时，遵循以下规则：

• 当从读操作切换到写操作时，如果没有先调用seek()明确指定写入位置，操作系统会将文件指针移动到文件末尾再执行写入。这是因为读操作可能会在缓冲区留存未处理的数据，为了避免数据错乱，标准库强制将指针移至末尾，确保写入操作不会覆盖未读取的缓冲区内容。
• 同理，从写操作切换到读操作时，也需要先调用seek()（除非是刚完成写入后立即读取，此时指针已在写入后的位置）。

在测试中，两次read()后指针停在位置25，但直接调用write()时，由于没有先执行seek()，系统自动将指针移到文件末尾（初始文件长度为48，写入5个字符后指针位置变为53），因此ABCDE被追加到了文件末尾。而调用seek(b_tell)明确指定位置后，写入操作就会在指定的位置25执行，覆盖原有内容。

解决方案 #

如果需要在读取后的当前指针位置写入，只需在write()前调用seek()将指针定位到当前位置即可，即使tell()显示指针已经在该位置：

# 在read()之后、write()之前添加
file.seek(file.tell())
file.write("ABCDE")

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Katze2664