第十一章文件IO

11.1 System.IO命名空间

主要类

类	用途
—-	——
File	文件创建、复制、删除、移动等
FileInfo	文件详细信息和操作
Directory	目录操作
DirectoryInfo	目录详细信息和操作
Path	路径处理
Stream	字节流的抽象基类
FileStream	文件流
MemoryStream	内存流
StreamReader	字符流读取
StreamWriter	字符流写入
BinaryReader	二进制读取
BinaryWriter	二进制写入

11.2 文件操作

File类

using System.IO;
 
// 检查文件是否存在
bool exists = File.Exists(@"C:\test.txt");
 
// 创建文件
File.Create(@"C:\newfile.txt").Close();
 
// 写入文本
File.WriteAllText(@"C:\test.txt", "Hello World");
File.WriteAllLines(@"C:\lines.txt", new[] { "Line1", "Line2", "Line3" });
File.AppendAllText(@"C:\test.txt", "\nAppended text");
 
// 读取文本
string content = File.ReadAllText(@"C:\test.txt");
string[] lines = File.ReadAllLines(@"C:\lines.txt");
 
// 复制、移动、删除
File.Copy(@"C:\source.txt", @"C:\dest.txt", overwrite: true);
File.Move(@"C:\old.txt", @"C:\new.txt");
File.Delete(@"C:\delete.txt");
 
// 文件属性
var attributes = File.GetAttributes(@"C:\test.txt");
File.SetAttributes(@"C:\test.txt", FileAttributes.Hidden);
 
// 时间信息
DateTime creationTime = File.GetCreationTime(@"C:\test.txt");
DateTime lastWrite = File.GetLastWriteTime(@"C:\test.txt");
DateTime lastAccess = File.GetLastAccessTime(@"C:\test.txt");

FileInfo类

var fileInfo = new FileInfo(@"C:\test.txt");
 
if (fileInfo.Exists)
{
    Console.WriteLine($"文件名: {fileInfo.Name}");
    Console.WriteLine($"完整路径: {fileInfo.FullName}");
    Console.WriteLine($"大小: {fileInfo.Length} bytes");
    Console.WriteLine($"创建时间: {fileInfo.CreationTime}");
    Console.WriteLine($"修改时间: {fileInfo.LastWriteTime}");
    Console.WriteLine($"扩展名: {fileInfo.Extension}");
    Console.WriteLine($"目录: {fileInfo.DirectoryName}");
}
 
// 操作方法
fileInfo.CopyTo(@"C:\backup.txt", overwrite: true);
fileInfo.MoveTo(@"C:\newlocation.txt");
fileInfo.Delete();

11.3 目录操作

Directory类

// 创建目录
Directory.CreateDirectory(@"C:\NewFolder\SubFolder");
 
// 检查存在
bool exists = Directory.Exists(@"C:\TestFolder");
 
// 删除目录
Directory.Delete(@"C:\EmptyFolder");  // 空目录
Directory.Delete(@"C:\Folder", recursive: true);  // 递归删除
 
// 获取文件
string[] files = Directory.GetFiles(@"C:\TestFolder");
string[] txtFiles = Directory.GetFiles(@"C:\TestFolder", "*.txt");
string[] allFiles = Directory.GetFiles(@"C:\TestFolder", "*.*", SearchOption.AllDirectories);
 
// 获取子目录
string[] subDirs = Directory.GetDirectories(@"C:\TestFolder");
 
// 获取所有内容
string[] entries = Directory.GetFileSystemEntries(@"C:\TestFolder");
 
// 目录信息
DateTime creation = Directory.GetCreationTime(@"C:\TestFolder");
string parent = Directory.GetParent(@"C:\TestFolder\Sub").FullName;
string root = Directory.GetDirectoryRoot(@"C:\TestFolder");

DirectoryInfo类

var dirInfo = new DirectoryInfo(@"C:\TestFolder");
 
if (dirInfo.Exists)
{
    Console.WriteLine($"目录名: {dirInfo.Name}");
    Console.WriteLine($"完整路径: {dirInfo.FullName}");
    Console.WriteLine($"父目录: {dirInfo.Parent?.Name}");
    Console.WriteLine($"根目录: {dirInfo.Root.Name}");
    Console.WriteLine($"创建时间: {dirInfo.CreationTime}");
}
 
// 获取文件和目录
FileInfo[] files = dirInfo.GetFiles();
FileInfo[] txtFiles = dirInfo.GetFiles("*.txt");
DirectoryInfo[] subDirs = dirInfo.GetDirectories();
 
// 递归获取
FileInfo[] allFiles = dirInfo.GetFiles("*.*", SearchOption.AllDirectories);

11.4 路径操作

using System.IO;
 
// 组合路径
string path1 = Path.Combine(@"C:\Folder", "file.txt");  // C:\Folder\file.txt
string path2 = Path.Combine(@"C:\Folder", "SubFolder", "file.txt");
 
// 获取路径各部分
string fileName = Path.GetFileName(@"C:\Folder\file.txt");           // file.txt
string fileNameNoExt = Path.GetFileNameWithoutExtension(@"C:\Folder\file.txt");  // file
string extension = Path.GetExtension(@"C:\Folder\file.txt");         // .txt
string directory = Path.GetDirectoryName(@"C:\Folder\file.txt");     // C:\Folder
string fullPath = Path.GetFullPath("file.txt");                      // 完整路径
string root = Path.GetPathRoot(@"C:\Folder\file.txt");               // C:\
 
// 修改路径
string changeExt = Path.ChangeExtension(@"C:\file.txt", ".doc");     // C:\file.doc
 
// 临时路径
string tempFile = Path.GetTempFileName();    // 创建临时文件
string tempPath = Path.GetTempPath();        // 临时目录
string randomFile = Path.GetRandomFileName(); // 随机文件名
 
// 路径特征检查
bool isRooted = Path.IsPathRooted(@"C:\file.txt");      // true
bool isRooted2 = Path.IsPathRooted("file.txt");          // false
 
// 跨平台路径
string altPath = Path.Combine("folder", "subfolder", "file.txt");
// Windows: folder\subfolder\file.txt
// Linux/macOS: folder/subfolder/file.txt

11.5 流（Stream）

Stream基础

// 文件流
using (FileStream fs = new FileStream(@"C:\data.bin", FileMode.OpenOrCreate))
{
    // 写入数据
    byte[] data = Encoding.UTF8.GetBytes("Hello World");
    fs.Write(data, 0, data.Length);
 
    // 读取数据
    fs.Position = 0;
    byte[] buffer = new byte[fs.Length];
    int bytesRead = fs.Read(buffer, 0, buffer.Length);
    string text = Encoding.UTF8.GetString(buffer);
}
 
// FileMode枚举
// Create: 创建新文件，存在则覆盖
// CreateNew: 创建新文件，存在则异常
// Open: 打开现有文件
// OpenOrCreate: 打开或创建
// Append: 追加，若存在则定位到末尾
// Truncate: 打开并截断为零长度

内存流

using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
{
    // 写入
    byte[] data = Encoding.UTF8.GetBytes("Memory stream test");
    ms.Write(data, 0, data.Length);
 
    // 获取字节数组
    byte[] allBytes = ms.ToArray();
 
    // 读取
    ms.Position = 0;
    using (StreamReader reader = new StreamReader(ms))
    {
        string text = reader.ReadToEnd();
        Console.WriteLine(text);
    }
}
 
// 从字节数组创建
byte[] existingData = Encoding.UTF8.GetBytes("Existing data");
using (MemoryStream ms = new MemoryStream(existingData))
{
    // 读取existingData
}

11.6 读写器

StreamReader和StreamWriter

// 写入文本
using (StreamWriter writer = new StreamWriter(@"C:\output.txt"))
{
    writer.WriteLine("第一行");
    writer.WriteLine("第二行");
    writer.Write("不换行");
    writer.Write("继续");
}
 
// 追加模式
using (StreamWriter writer = new StreamWriter(@"C:\output.txt", append: true))
{
    writer.WriteLine("追加的内容");
}
 
// 指定编码
using (StreamWriter writer = new StreamWriter(@"C:\output.txt", 
    append: false, encoding: Encoding.UTF8))
{
    writer.WriteLine("UTF-8编码");
}
 
// 读取文本
using (StreamReader reader = new StreamReader(@"C:\input.txt"))
{
    // 读取所有内容
    string allText = reader.ReadToEnd();
 
    // 读取一行
    reader.BaseStream.Position = 0;
    string line = reader.ReadLine();
 
    // 逐行读取
    reader.BaseStream.Position = 0;
    string currentLine;
    while ((currentLine = reader.ReadLine()) != null)
    {
        Console.WriteLine(currentLine);
    }
}
 
// 异步读写
using (StreamWriter writer = new StreamWriter(@"C:\async.txt"))
{
    await writer.WriteLineAsync("异步写入");
}
 
using (StreamReader reader = new StreamReader(@"C:\async.txt"))
{
    string text = await reader.ReadToEndAsync();
}

BinaryReader和BinaryWriter

// 二进制写入
using (FileStream fs = new FileStream(@"C:\data.bin", FileMode.Create))
using (BinaryWriter writer = new BinaryWriter(fs))
{
    writer.Write(123);           // int
    writer.Write(45.67);         // double
    writer.Write("Hello");       // string
    writer.Write(true);          // bool
    writer.Write(new byte[] { 1, 2, 3 });  // byte[]
}
 
// 二进制读取
using (FileStream fs = new FileStream(@"C:\data.bin", FileMode.Open))
using (BinaryReader reader = new BinaryReader(fs))
{
    int num = reader.ReadInt32();
    double dbl = reader.ReadDouble();
    string str = reader.ReadString();
    bool flag = reader.ReadBoolean();
    byte[] bytes = reader.ReadBytes(3);
 
    Console.WriteLine($"{num}, {dbl}, {str}, {flag}");
}

11.7 序列化

JSON序列化（System.Text.Json）

using System.Text.Json;
 
public class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
    public string Email { get; set; }
}
 
// 序列化
Person person = new Person { Name = "张三", Age = 30, Email = "zhangsan@example.com" };
string json = JsonSerializer.Serialize(person);
File.WriteAllText(@"C:\person.json", json);
 
// 美化输出
string prettyJson = JsonSerializer.Serialize(person, new JsonSerializerOptions
{
    WriteIndented = true
});
 
// 反序列化
string jsonContent = File.ReadAllText(@"C:\person.json");
Person deserialized = JsonSerializer.Deserialize<Person>(jsonContent);
 
// 集合序列化
List<Person> people = new List<Person> { person, new Person { Name = "李四", Age = 25 } };
string listJson = JsonSerializer.Serialize(people);
var peopleList = JsonSerializer.Deserialize<List<Person>>(listJson);

XML序列化

using System.Xml.Serialization;
 
[Serializable]
public class Employee
{
    public string Name { get; set; }
    public int Id { get; set; }
    public decimal Salary { get; set; }
    [XmlIgnore]
    public string Password { get; set; }  // 不序列化
}
 
// XML序列化
Employee emp = new Employee { Name = "王五", Id = 1001, Salary = 5000 };
XmlSerializer xmlSerializer = new XmlSerializer(typeof(Employee));
 
using (FileStream fs = new FileStream(@"C:\employee.xml", FileMode.Create))
{
    xmlSerializer.Serialize(fs, emp);
}
 
// XML反序列化
using (FileStream fs = new FileStream(@"C:\employee.xml", FileMode.Open))
{
    Employee deserialized = (Employee)xmlSerializer.Deserialize(fs);
    Console.WriteLine(deserialized.Name);
}

11.8 异步文件操作

// 异步读写文件
public async Task FileOperationsAsync()
{
    // 异步写入
    await File.WriteAllTextAsync(@"C:\async.txt", "异步内容");
 
    // 异步读取
    string content = await File.ReadAllTextAsync(@"C:\async.txt");
 
    // 异步流操作
    using (FileStream fs = new FileStream(@"C:\largefile.txt", FileMode.Open))
    using (StreamReader reader = new StreamReader(fs))
    {
        string line;
        while ((line = await reader.ReadLineAsync()) != null)
        {
            Console.WriteLine(line);
        }
    }
}
 
// 异步复制大文件
public async Task CopyLargeFileAsync(string source, string destination)
{
    using (FileStream sourceStream = new FileStream(source, FileMode.Open))
    using (FileStream destStream = new FileStream(destination, FileMode.Create))
    {
        await sourceStream.CopyToAsync(destStream);
    }
}

练习题

基础练习

1. 文件复制器：编写程序将指定目录中的所有.txt文件复制到另一个目录。

2. 日志类：实现简单的文件日志类，支持：

按日期创建日志文件
日志级别（Info、Warning、Error）
文件大小限制，超过则创建新文件

3. 配置管理器：实现JSON配置文件管理器：

读取配置
保存配置
配置变更通知

进阶练习

4. 文件监视器：使用FileSystemWatcher监视目录：

检测文件创建、修改、删除、重命名
记录所有变更到日志
支持过滤特定文件类型

5. 文件分割器：实现大文件分割和合并：

按指定大小分割文件
合并分割后的文件
验证完整性

6. 文件加密器：实现简单的文件加密：

使用AES算法
加密文件内容
解密文件内容

挑战练习

7. 虚拟文件系统：在内存中实现简单的文件系统：

支持目录和文件
支持基本的CRUD操作
可导出到真实文件系统

8. 文件同步工具：实现文件夹同步工具：

单向/双向同步
冲突检测和解决
增量同步
删除保护

本章小结

本章学习了C#文件IO操作：

File和FileInfo类
Directory和DirectoryInfo类
Path类的路径操作
Stream的概念和使用
文本和二进制读写器
JSON和XML序列化
异步文件操作

掌握文件IO是开发实际应用程序的基础技能。

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第十一章 文件IO