前言
之前在 Linux 上用 Python 处理系统的文件和目录时，我都是简单粗暴地用 os.system 函数直接执行 shell 命令来实现的。例如新建一个目录并把文件移动进去，我会这么写
dirpath = './result'
filepath = './data.txt'
os.system(f'mkdir {dirpath}')
os.system(f'mv {filepath} {dirpath}')
即把 shell 命令硬编码到程序中。但最近在 Windows 上运行老程序时，因为 os.system 默认调用 CMD，所以这种写法的老代码全部木大。
其实借助 Python 标准库中用于系统交互和路径处理的模块，就能尽可能降低代码对平台的依赖，并且模块中也提供有许多方便的函数。本文会记录那些最常用的功能。
基础知识
首先明确一些基础知识，以免后面发生混淆。目录（directory）即我们常说的文件夹，能够存放文件和其它目录。而路径（path）是用于标识文件和目录在文件系统中具体位置的字符串，路径的末尾是文件或者目录的名字，而前面则是一级一级的父目录，每一项通过路径分隔符隔开。
Linux 和 Mac 的路径分隔符是正斜杠 /，而 Windows 用的是反斜杠 \。在 Python 的字符串中，因为反斜杠还有转义的作用，所以要么用 \\ 表示一个反斜杠 ，要么使用 raw 字符串（不过以反斜杠结尾时会引起语法解析的错误）。例如
# Linux下的路径
dirpath = './a/b/c'
# Windows下的路径
dirpath1 = './/a//b//c'
dirpath2 = r'./a/b/c'
注意虽然程序中字面值是 \\，但打印或输出时是正常的 \。其实现在的 Windows 内核兼容正斜杠的写法，在 Python 程序中我们完全可以只使用正斜杠（甚至混用都没问题）。
下面再来谈一谈目录的路径结尾是否该加上斜杠的问题。有些人习惯在目录的路径结尾再添上一个斜杠，以显示这个路径表示的是一个目录而不是文件，并且之后在进行字符串连接时也不必手动插入斜杠。在绝大多数情况下，加或不加并不会影响到命令行的行为。
考虑到 Python 中许多函数在处理路径时会自动去掉结尾的斜杠，以免影响路径的分割（os.path.basename、os.path.dirname 等函数），本文中不会在结尾加上斜杠。
os
这个模块提供一些与操作系统进行交互的函数，例如创建和删除目录等。
os.sep：属性，值是系统所用的路径分隔符的字符串。
os.getcwd：获取工作目录的路径。
os.chdir：切换工作目录，功能同 shell 中的 cd 命令。
os.listdir：返回指定的目录（默认是工作目录）下所有文件和目录的名字组成的列表。注意列表元素的顺序是任意的（尽管我们的运行结果可能是有序的）。
os.walk：自上而下遍历一棵目录树，每到一个目录时 yield 一个 (dirpath, dirnames, filenames) 的三元组。其中 dirpath 是该目录的路径，dirnames 是该目录下子目录名字组成的列表，filenames 是该目录下文件名组成的列表。下面举个找出目录下所有文件的例子
def get_all_filepath(dirpath):
for dirpath, dirnames, filenames in os.walk(dirpath):
for filename in filenames:
yield os.path.join(dirpath, filename)
os.mkdir：创建一个目录。
os.makedirs：递归地创建一个目录，即就算我们给出的路径中含有尚不存在的目录，系统也能顺便给创建了。
os.rmdir：删除一个空目录，如果目录非空则会报错。
os.removedirs：递归地删除空目录。即根据路径从右往左逐个删，碰到非空的目录时就会停下（不然那不得把你根目录给端了）。
os.remove：删除一个文件。如果路径指向目录的话会报错。
os.rename：给文件或目录重命名。如果重命名到另一个目录下面，就相当于剪切。当目标路径已经存在时，会有比较复杂的行为，建议不要这么做。
os.replace：相当于 os.rename，但当目标路径指向已经存在的目录时会报错，指向文件时则会直接替换。
os 模块中关于文件和目录的常用函数差不多就这些。你可能会问，怎么删除目录的函数都只能作用于空目录，那非空的目录怎么办？这就需要用到更高级的文件操作库——shutil。
shutil
这个模块提供正经的文件/目录的复制、剪切、删除操作。
shutil.copyfile：复制文件，要求两个参数都为文件路径。
shutil.copy：同样是复制文件，但目标路径可以为目录，这样相当于保持文件名不变复制过去。
shutil.copytree：顾名思义，直接复制一整棵目录树，即复制非空的目录。
shutil.rmtree：删除一整棵目录树。
shutil.move：将文件或非空目录移动到目标目录下面。
glob
这个模块的功能非常单纯：提供 Unix shell 风格的路径搜索。即可以用通配符实现灵活的匹配，又能直接拿到文件和目录的路径，方便操作。
glob.glob：给出含通配符的路径，将与之匹配的路径汇集成列表返回。因为这个函数内部是由 os.listdir 实现的，所以也不能保证结果的顺序。Python 3.5 以后提供 recursive 选项，指定是否进行递归搜索，用 ** 匹配目录下的所有内容。
一些例子如下
# 得到路径dirpath下的文件和目录的路径
glob.glob(os.path.join(dirpath, '*'))
# 得到路径dirpath下所有py文件的路径
glob.glob(os.path.join(dirpath, '**', '*.py'), recursive=True)
如果给出的路径是相对路径，那么结果也会是相对路径，绝对路径同理。
如果希望搜索的结果有序排列，可以用列表的 sort 方法或 sorted 函数进行排序。下面举个搜索路径下所有图片，并按文件名排序的例子
dirpath = './pics'
filepaths = glob.glob(os.path.join(dirpath, '*.png'))
filepaths.sort(key=lambda x: os.path.basename(x))
如果需要节省内存，glob 模块还提供返回生成器的 glob.iglob 函数。
os.path
这个模块提供许多处理路径的函数，其实在前面的例子中已经出现过好几次了。
os.path.normpath：将路径规范化。能将多余的分隔符去掉，例如 A//B 、A/B/ 和 A/./B 都会变成 A/B。可以看出，结尾有斜杠对于 Python 来说是不“规范”的。Windows 系统下还会将路径中的正斜杠都替换成反斜杠。
os.path.abspath：将路径转换为规范的绝对路径。
os.path.relpath：将路径转换为规范的相对路径。
os.path.basename：返回路径的基名（即文件或目录的名字）。需要注意，如果路径结尾有斜杠，那么会返回空字符串。
os.path.dirname：返回路径的父目录。需要注意，如果路径结尾有斜杠，那么返回的就只是去掉末尾斜杠的路径。
os.path.splitext：输入一个文件路径，返回一个二元组，第二个元素是这个文件的扩展名（含 .），第一个元素就是扩展名前面的路径。如果路径不指向文件，那么第二个元素会是空字符串。
os.path.exists：判断路径是否存在。
os.path.isfile：判断路径是否指向文件。
os.path.isdir：判断路径是否指向目录。路径结尾的斜杠不会影响结果。
os.path.join：最常用的函数之一，能将多个路径连接在一起，自动在每个路径之间依据 os.sep 的值添加分隔符。
# Linux下
In : os.path.join('a', 'b', 'c')
Out: 'a/b/c'
# Windows下
In : os.path.join('a', 'b', 'c')
Out: 'a\\b\\c'
这个函数的行为有点复杂，下面再举几个例子
# Windows下
# 路径中的正斜杠替换掉了os.sep
In : os.path.join('a', 'b/', 'c')
Out: 'a\\b/c'
# 结尾的斜杠会被保留
In : os.path.join('a', 'b', 'c/')
Out: 'a\\b\\c/'
# 最后一个路径为空字符串时,相当于在结尾添加斜杠
In : os.path.join('a', 'b', '')
Out: 'a\\b\\'
Linux 下的行为是一样的。另外还有什么路径如果在根目录或盘符下，那么连接时前面的路径会被忽略之类的行为，这里就不细说了。
os.expanduser：将一个路径中的 ~ 符号替换成 user 目录的路径。
os.path 模块是处理路径的经典模块，但我在使用中遇到的问题是，在 Windows 下如果想使用正斜杠，因为这个模块默认用反斜杠来进行连接和替换操作，会导致产生的字符串中两种斜杠相混杂。虽然这种路径完全合法，但作为结果输出时就很难看。可以考虑使用 os.path.normpath 函数来规范化，或者试试下一节将会介绍的模块。
pathlib
于 Python 3.4 引入的新模块，提供了面向对象风格的路径操作，能够完全替代 os.path 和 glob 模块，并涵盖一部分 os 模块的功能。这里简单介绍一下其用法。
pathlib 中的类由上面的图片表示。最顶层的是 PurePath，提供不涉及 I/O 的路径计算；Path 类又称 concrete path，继承 PurePath 的同时提供 I/O 的功能；剩下的几个类从名字可以看出是与平台相关的，我们一般不需要关心，让程序自动决定即可。
前面提到的路径都是字符串，但 pathlib 会把路径作为一个对象
from pathlib import Path
p = Path('a/b/c')
# Linux下
In : p
Out: PosixPath('a/b/c')
# 获取字符串
In : str(p)
Out: 'a/b/c'
# Windows下
In : p
Out: WindowsPath('a/b/c')
# 获取字符串
In : str(p)
Out: 'a\\b\\c'
Path 对象内部以正斜杠的形式表示路径，在转换成字符串时会自动根据系统选取分隔符，另外还会自动去掉路径结尾的斜杠。这下我们就不用操心斜杠混用的问题。下面便来介绍 Path 对象的方法和属性。需要注意的是，很多方法返回的依然是 Path 对象。
Path.exists：判断路径是否存在。
Path.is_file：判断路径是否指向文件。
Path.is_dir：判断路径是否指向目录。
Path.cwd：同 os.getcwd。
Path.iterdir：同 os.listdir，不过返回的是生成器。
Path.mkdir：创建该路径表示的目录。parent 参数指定是否顺带着将不存在的父目录也也一并创建了，等同于 os.makedirs 的功能。
Path.rmdir：删除该路径表示的空目录。
Path.touch：创建该路径表示的文件。
Path.open：相当于对路径指向的文件调用 open 函数。
Path.unlink：删除一个文件或者符号链接。
Path.rename：同 os.rename。
Path.replace：同 os.replace。
Path.resolve：得到绝对路径，或解析符号链接。
PurePath.name：属性，同 os.path.basename。
PurePath.parent：属性，同 os.path.dirname。可以写出 p.parent.parent 这样的表达。
PurePath.parents：属性，由不同层级的父目录的路径组成的序列。例如 p.parents[0] 等于 p.parent，p.parents[1] 等于 p.parent.parent。
PurePath.suffix：属性，返回文件的扩展名（含 .），如果是目录则返回空字符串。
PurePath.stem：属性，返回文件名不含扩展名的那一部分，如果是目录就直接返回目录名。
PurePath.joinpath：同 os.path.join。不过现在通过重载运算符 /，有了更方便的表达
In : Path('a') / 'b' / 'c'
Out: WindowsPath('a/b/c')
Path.expanduser：同 os.path.expanduser。
Path.glob：同 glob.iglob，即返回的是生成器。不过现在不需要指定 recursive 参数，当模式中含有 ** 时就会进行递归搜索。
Path.rglob：相当于在 Path.glob 的模式里提前加上了 **/。即 Path.glob('**/*') 等同于 Path.rglob('*')。
可以看到 pathlib 提供了丰富的路径操作，再结合 shutil 就足以应对日常使用。另外在 Python 3.6 之后，os 与 os.path 中许多函数能够直接接受 Path 对象作为参数，于是这些模块完全可以互通。pathlib 的缺点也不是没有
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Python 3.6 以后才算得上完善，并且 API 以后可能会发生变化。
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读取文件时多一道将
Path对象转换成字符串的步骤。
小结
以上记录了最常用的功能。回到本文开头的问题，我觉得 Windows 平台下可以选择下面的方案
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os+os.path，路径分隔符全部采用反斜杠。 -
pathlib，路径分隔符全部采用正斜杠。
到底选哪种，以后慢慢实践就知道了。
参考资料
What is the difference between path and directory?
Windows 的路径中表示文件层级为什么会用反斜杠，而 UNIX 系统都用斜杠？
Should a directory path variable end with a trailing slash?