一. 背景
在python中，文件对象sys.stdin、sys.stdout和sys.stderr分别对应解释器的标准输入、标准输出和标准出错流。在程序启动时，这些对象的初值由sys.__stdin__、sys.__stdout__和sys.__stderr__保存，以便用于收尾(finalization)时恢复标准流对象。
windows系统中idle(python gui)由pythonw.exe，该gui没有控制台。因此，idle将标准输出句柄替换为特殊的pseudooutputfile对象，以便脚本输出重定向到idle终端窗口(shell)。这可能导致一些奇怪的问题，例如：
python 2.7.11 (v2.7.11:6d1b6a68f775, dec 5 2015, 20:32:19) [msc v.1500 32 bit (intel)] on win32
type "copyright", "credits" or "license()" for more information.
>>> import sys
>>> for fd in (sys.stdin, sys.stdout, sys.stderr): print fd
<idlelib.pyshell.pseudoinputfile object at 0x0177c910>
<idlelib.pyshell.pseudooutputfile object at 0x0177c970>
<idlelib.pyshell.pseudooutputfile object at 0x017852b0>
>>> for fd in (sys.__stdin__, sys.__stdout__, sys.__stderr__): print fd
<open file '<stdin>', mode 'r' at 0x00fed020>
<open file '<stdout>', mode 'w' at 0x00fed078>
<open file '<stderr>', mode 'w' at 0x00fed0d0>
>>>
可以发现，sys.__stdout__与sys.stdout取值并不相同。而在普通的python解释器下(如通过windows控制台)运行上述代码时，两者取值相同。
print语句(statement)不以逗号结尾时，会在输出字符串尾部自动附加一个换行符(linefeed)；否则将一个空格代替附加的换行符。print语句默认写入标准输出流，也可重定向至文件或其他可写对象(所有提供write方法的对象)。这样，就可以使用简洁的print语句代替笨拙的object.write('hello'+'\n')写法。
由上可知，在python中调用print obj打印对象时，缺省情况下等效于调用sys.stdout.write(obj+'\n')
示例如下：
>>> import sys
>>> print 'hello world'
hello world
>>> sys.stdout.write('hello world')
hello world
二. 重定向方式
本节介绍常用的python标准输出重定向方式。这些方法各有优劣之处，适用于不同的场景。
2.1 控制台重定向
最简单常用的输出重定向方式是利用控制台命令。这种重定向由控制台完成，而与python本身无关。
windows命令提示符(cmd.exe)和linux shell(bash等)均通过">"或">>"将输出重定向。其中，">"表示覆盖内容，">>"表示追加内容。类似地，"2>"可重定向标准错误。重定向到"nul"(windows)或"/dev/null"(linux)会抑制输出，既不屏显也不存盘。
以windows命令提示符为例，将python脚本输出重定向到文件(为缩短篇幅已删除命令间空行)：
e:\>echo print 'hello' > test.py
e:\>test.py > out.txt
e:\>type out.txt
hello
e:\>test.py >> out.txt
e:\>type out.txt
hello
hello
e:\>test.py > nul
注意，在windows命令提示符中执行python脚本时，命令行无需以"python"开头，系统会根据脚本后缀自动调用python解释器。此外，type命令可直接显示文本文件的内容，类似linux系统的cat命令。
linux shell中执行python脚本时，命令行应以"python"开头。除">"或">>"重定向外，还可使用tee命令。该命令可将内容同时输出到终端屏幕和(多个)文件中，"-a"选项表示追加写入，否则覆盖写入。示例如下(echo $shell或echo $0显示当前所使用的shell)：
[wangxiaoyuan_@localhost ~]$ echo $shell
/bin/bash
[wangxiaoyuan_@localhost ~]$ python -c "print 'hello'"
hello
[wangxiaoyuan_@localhost ~]$ python -c "print 'hello'" > out.txt
[wangxiaoyuan_@localhost ~]$ cat out.txt
hello
[wangxiaoyuan_@localhost ~]$ python -c "print 'world'" >> out.txt
[wangxiaoyuan_@localhost ~]$ cat out.txt
hello
world
[wangxiaoyuan_@localhost ~]$ python -c "print 'i am'" | tee out.txt
i am
[wangxiaoyuan_@localhost ~]$ python -c "print 'xywang'" | tee -a out.txt
xywang
[wangxiaoyuan_@localhost ~]$ cat out.txt
i am
xywang
[wangxiaoyuan_@localhost ~]$ python -c "print 'hello'" > /dev/null
[wangxiaoyuan_@localhost ~]$
若仅仅想要将脚本输出保存到文件中，也可直接借助会话窗口的日志抓取功能。
注意，控制台重定向的影响是全局性的，仅适用于比较简单的输出任务。
2.2 print >>重定向
这种方式基于print语句的扩展形式，即"print obj >> expr"。其中，obj为一个file-like(尤其是提供write方法的)对象，为none时对应标准输出(sys.stdout)。expr将被输出到该文件对象中。
示例如下：
memo = cstringio.stringio(); serr = sys.stderr; file = open('out.txt', 'w+')
print >>memo, 'stringio'; print >>serr, 'stderr'; print >>file, 'file'
print >>none, memo.getvalue()
上述代码执行后，屏显为"serr"和"stringio"(两行，注意顺序)，out.txt文件内写入"file"。
可见，这种方式非常灵活和方便。缺点是不适用于输出语句较多的场景。
2.3 sys.stdout重定向
将一个可写对象(如file-like对象)赋给sys.stdout，可使随后的print语句输出至该对象。重定向结束后，应将sys.stdout恢复最初的缺省值，即标准输出。
简单示例如下：
import sys
savedstdout = sys.stdout #保存标准输出流
with open('out.txt', 'w+') as file:
sys.stdout = file #标准输出重定向至文件
print 'this message is for file!'
sys.stdout = savedstdout #恢复标准输出流
print 'this message is for screen!'
注意，idle中sys.stdout初值为pseudooutputfile对象，与sys.__stdout__并不相同。为求通用，本例另行定义变量(savedstdout)保存sys.stdout，下文也将作此处理。此外，本例不适用于经由from sys import stdout导入的stdout对象。
以下将自定义多种具有write()方法的file-like对象，以满足不同需求：
class redirectstdout: #import os, sys, cstringio
def __init__(self):
self.content = ''
self.savedstdout = sys.stdout
self.memobj, self.fileobj, self.nulobj = none, none, none
#外部的print语句将执行本write()方法，并由当前sys.stdout输出
def write(self, outstr):
#self.content.append(outstr)
self.content += outstr
def tocons(self): #标准输出重定向至控制台
sys.stdout = self.savedstdout #sys.__stdout__
def tomemo(self): #标准输出重定向至内存
self.memobj = cstringio.stringio()
sys.stdout = self.memobj
def tofile(self, file='out.txt'): #标准输出重定向至文件
self.fileobj = open(file, 'a+', 1) #改为行缓冲
sys.stdout = self.fileobj
def tomute(self): #抑制输出
self.nulobj = open(os.devnull, 'w')
sys.stdout = self.nulobj
def restore(self):
self.content = ''
if self.memobj.closed != true:
self.memobj.close()
if self.fileobj.closed != true:
self.fileobj.close()
if self.nulobj.closed != true:
self.nulobj.close()
sys.stdout = self.savedstdout #sys.__stdout__
注意，tofile()方法中，open(name[, mode[, buffering]])调用选择行缓冲(无缓冲会影响性能)。这是为了观察中间写入过程，否则只有调用close()或flush()后输出才会写入文件。内部调用open()方法的缺点是不便于用户定制写文件规则，如模式(覆盖或追加)和缓冲(行或全缓冲)。
重定向效果如下：
redirobj = redirectstdout()
sys.stdout = redirobj #本句会抑制"let's begin!"输出
print "let's begin!"
#屏显'hello world!'和'i am xywang.'(两行)
redirobj.tocons(); print 'hello world!'; print 'i am xywang.'
#写入'how are you?'和"can't complain."(两行)
redirobj.tofile(); print 'how are you?'; print "can't complain."
redirobj.tocons(); print "what'up?" #屏显
redirobj.tomute(); print '<silence>' #无屏显或写入
os.system('echo never redirect me!') #控制台屏显'never redirect me!'
redirobj.tomemo(); print 'what a pity!' #无屏显或写入
redirobj.tocons(); print 'hello?' #屏显
redirobj.tofile(); print "oh, xywang can't hear me" #该串写入文件
redirobj.restore()
print 'pop up' #屏显
可见，执行toxxxx()语句后，标准输出流将被重定向到xxxx。此外，tomute()和tomemo()的效果类似，均可抑制输出。
使用某对象替换sys.stdout时，尽量确保该对象接近文件对象，尤其是涉及第三方库时(该库可能使用sys.stdout的其他方法)。此外，本节替换sys.stdout的代码实现并不影响由os.popen()、os.system()或os.exec*()系列方法所创建进程的标准i/o流。
2.4 上下文管理器(context manager)
本节严格意义上并非新的重定向方式，而是利用pyhton上下文管理器优化上节的代码实现。借助于上下文管理器语法，可不必向重定向使用者暴露sys.stdout。
首先考虑输出抑制，基于上下文管理器语法实现如下：
import sys, cstringio, contextlib
class dummyfile:
def write(self, outstr): pass
@contextlib.contextmanager
def mutestdout():
savedstdout = sys.stdout
sys.stdout = cstringio.stringio() #dummyfile()
try:
yield
except exception: #捕获到错误时，屏显被抑制的输出(该处理并非必需)
content, sys.stdout = sys.stdout, savedstdout
print content.getvalue()#; raise
#finally:
sys.stdout = savedstdout
使用示例如下：
with mutestdout():
print "i'll show up when <raise> is executed!" #不屏显不写入
raise #屏显上句
print "i'm hiding myself somewhere:)" #不屏显
再考虑更通用的输出重定向：
import os, sys
from contextlib import contextmanager
@contextmanager
def redirectstdout(newstdout):
savedstdout, sys.stdout = sys.stdout, newstdout
try:
yield
finally:
sys.stdout = savedstdout
使用示例如下：
def greeting(): print 'hello, boss!'
with open('out.txt', "w+") as file:
print "i'm writing to you..." #屏显
with redirectstdout(file):
print 'i hope this letter finds you well!' #写入文件
print 'check your mailbox.' #屏显
with open(os.devnull, "w+") as file, redirectstdout(file):
greeting() #不屏显不写入
print 'i deserve a pay raise:)' #不屏显不写入
print 'did you hear what i said?' #屏显
可见，with内嵌块里的函数和print语句输出均被重定向。注意，上述示例不是线程安全的，主要适用于单线程。
当函数被频繁调用时，建议使用装饰器包装该函数。这样，仅需修改该函数定义，而无需在每次调用该函数时使用with语句包裹。示例如下：
import sys, cstringio, functools
def mutestdout(retcache=false):
def decorator(func):
@functools.wraps(func)
def wrapper(*args, **kwargs):
savedstdout = sys.stdout
sys.stdout = cstringio.stringio()
try:
ret = func(*args, **kwargs)
if retcache == true:
ret = sys.stdout.getvalue().strip()
finally:
sys.stdout = savedstdout
return ret
return wrapper
return decorator
若装饰器mutestdout的参数retcache为真，外部调用func()函数时将返回该函数内部print输出的内容(可供屏显)；若retcache为假，外部调用func()函数时将返回该函数的返回值(抑制输出)。
mutestdout装饰器使用示例如下：
@mutestdout(true)
def exclaim(): print 'i am proud of myself!'
@mutestdout()
def mumble(): print 'i lack confidence...'; return 'sad'
print exclaim(), exclaim.__name__ #屏显'i am proud of myself! exclaim'
print mumble(), mumble.__name__ #屏显'sad mumble'
在所有线程中，被装饰函数执行期间，sys.stdout都会被mutestdout装饰器劫持。而且，函数一经装饰便无法移除装饰。因此，使用该装饰器时应慎重考虑场景。
接着，考虑创建redirectstdout装饰器：
def redirectstdout(newstdout=sys.stdout):
def decorator(func):
def wrapper(*args,**kwargs):
savedstdout, sys.stdout = sys.stdout, newstdout
try:
return func(*args, **kwargs)
finally:
sys.stdout = savedstdout
return wrapper
return decorator
使用示例如下：
file = open('out.txt', "w+")
@redirectstdout(file)
def funnoarg(): print 'no argument.'
@redirectstdout(file)
def funonearg(a): print 'one argument:', a
def funtwoarg(a, b): print 'two arguments: %s, %s' %(a,b)
funnoarg() #写文件'no argument.'
funonearg(1984) #写文件'one argument: 1984'
redirectstdout()(funtwoarg)(10,29) #屏显'two arguments: 10, 29'
print funnoarg.__name__ #屏显'wrapper'(应显示'funnoarg')
file.close()
注意funtwoarg()函数的定义和调用与其他函数的不同，这是两种等效的语法。此外，redirectstdout装饰器的最内层函数wrapper()未使用"functools.wraps(func)"修饰，会丢失被装饰函数原有的特殊属性(如函数名、文档字符串等)。
2.5 logging模块重定向
对于代码量较大的工程，建议使用logging模块进行输出。该模块是线程安全的，可将日志信息输出到控制台、写入文件、使用tcp/udp协议发送到网络等等。
默认情况下logging模块将日志输出到控制台(标准出错)，且只显示大于或等于设置的日志级别的日志。日志级别由高到低为critical > error > warning > info > debug > notset，默认级别为warning。
以下示例将日志信息分别输出到控制台和写入文件：
import logging
logging.basicconfig(level = logging.debug,
format = '%(asctime)s [%(levelname)s] at %(filename)s,%(lineno)d: %(message)s',
datefmt = '%y-%m-%d(%a)%h:%m:%s',
filename = 'out.txt',
filemode = 'w')
#将大于或等于info级别的日志信息输出到streamhandler(默认为标准错误)
console = logging.streamhandler()
console.setlevel(logging.info)
formatter = logging.formatter('[%(levelname)-8s] %(message)s') #屏显实时查看，无需时间
console.setformatter(formatter)
logging.getlogger().addhandler(console)
logging.debug('gubed'); logging.info('ofni'); logging.critical('lacitirc')
通过对多个handler设置不同的level参数，可将不同的日志内容输入到不同的地方。本例使用在logging模块内置的streamhandler(和filehandler)，运行后屏幕上显示:
[info ] ofni
[critical] lacitirc
out.txt文件内容则为:
2016-05-13(fri)17:10:53 [debug] at test.py,25: gubed
2016-05-13(fri)17:10:53 [info] at test.py,25: ofni
2016-05-13(fri)17:10:53 [critical] at test.py,25: lacitirc
除直接在程序中设置logger、handler、formatter等外，还可将这些信息写入配置文件。示例如下：
#logger.conf
###############logger###############
[loggers]
keys=root,logger2f,logger2cf
[logger_root]
level=debug
handlers=hwholeconsole
[logger_logger2f]
handlers=hwholefile
qualname=logger2f
propagate=0
[logger_logger2cf]
handlers=hpartialconsole,hpartialfile
qualname=logger2cf
propagate=0
###############handler###############
[handlers]
keys=hwholeconsole,hpartialconsole,hwholefile,hpartialfile
[handler_hwholeconsole]
class=streamhandler
level=debug
formatter=simpformatter
args=(sys.stdout,)
[handler_hpartialconsole]
class=streamhandler
level=info
formatter=simpformatter
args=(sys.stderr,)
[handler_hwholefile]
class=filehandler
level=debug
formatter=timeformatter
args=('out.txt', 'a')
[handler_hpartialfile]
class=filehandler
level=warning
formatter=timeformatter
args=('out.txt', 'w')
###############formatter###############
[formatters]
keys=simpformatter,timeformatter
[formatter_simpformatter]
format=[%(levelname)s] at %(filename)s,%(lineno)d: %(message)s
[formatter_timeformatter]
format=%(asctime)s [%(levelname)s] at %(filename)s,%(lineno)d: %(message)s
datefmt=%y-%m-%d(%a)%h:%m:%s
此处共创建三个logger：root，将所有日志输出至控制台；logger2f，将所有日志写入文件；logger2cf，将级别大于或等于info的日志输出至控制台，将级别大于或等于warning的日志写入文件。
程序以如下方式解析配置文件和重定向输出：
import logging, logging.config
logging.config.fileconfig("logger.conf")
logger = logging.getlogger("logger2cf")
logger.debug('gubed'); logger.info('ofni'); logger.warn('nraw')
logger.error('rorre'); logger.critical('lacitirc')
logger1 = logging.getlogger("logger2f")
logger1.debug('gubed'); logger1.critical('lacitirc')
logger2 = logging.getlogger()
logger2.debug('gubed'); logger2.critical('lacitirc')
运行后屏幕上显示:
[info] at test.py,7: ofni
[warning] at test.py,7: nraw
[error] at test.py,8: rorre
[critical] at test.py,8: lacitirc
[debug] at test.py,14: gubed
[critical] at test.py,14: lacitirc
out.txt文件内容则为:
2016-05-13(fri)20:31:21 [warning] at test.py,7: nraw
2016-05-13(fri)20:31:21 [error] at test.py,8: rorre
2016-05-13(fri)20:31:21 [critical] at test.py,8: lacitirc
2016-05-13(fri)20:31:21 [debug] at test.py,11: gubed
2016-05-13(fri)20:31:21 [critical] at test.py,11: lacitirc
三. 总结
以上就是关于python标准输出的重定向方式的全部内容，希望对学习python的朋友们能有所帮助，如果有疑问欢迎大家留言讨论。
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