.NET C# I/O 操作

本文内容

• 流 Stream 和基本操作
• 用于 I/O 的类
• 通用 I/O Stream 类
• I/O 与安全
• 演示
• 如何向文本文件写入字符串
• 如何从文本文件读取字符串
• 如何读取数据文件
• 如何向字符串写入字符
• 如何从字符串读取字符
• 参考资料
• 修改记录

2008 年毕业时，在解决问题时，第一反映是—— baidu 或 google 一下，身边的很多人都是这么说的。当然也有人说，微软 MSDN 是个好东西，虽然我当时也知道这点，但对于一个没有多少项目经验的人来说，使用 MSDN 的确有些困难。因为你不知道如何在 MSDN 中找到解决问题的办法，换句话说，MSDN 不可能直接告诉你，你的问题如何解决。

但 MSDN 对于一个求知欲强、善于思考、提升编程能力的人来说，是不可或缺的。网上的东西永远只是事物的一个侧面，而 MSDN 却是知识的一个体系。我希望你能明白我的意思：这就好像“信息”和“知识”的区别。“信息”只有经过你自己汇总、比较、反思，无数次的假设和无数次的否定，才能成为“知识”——自己的东西。

凡事都有第一次，我最初使用 MSDN 也是迫于无奈。一是有意识地去使用 MSDN，再就是因为涉密，客户那不允许上网。在这样的情况下，我开始使用 MSDN。通过它的链接，你可以学习到相关的所有问题，加深对知识的理解。

下面就要开始我的问题——.NET I/O 操作。

System.IO 命名空间下，有四种类型的逻辑组：

• 获取文件和目录的相关信息，执行与文件和目录相关的基本操作；
• 在路径名上执行基本字符串的操作；
• 在数据流和文件上进行读写操作；
• 当给定的目录树上文件和文件夹发生动态变化时，获取相关通知。

本文主要说明前三个。

抽象基类 Stream 支持读写字节。Stream 集成了异步支持。它默认的实现对相应的异步方法定义了同步读写，反之亦然。

所有关于流（Stream）的类都是从 Stream 类继承的。Stream 类和其子类提供了数据源和存储的通用视图，独立于操作系统和底层设备的细节。

流 Stream 和基本操作

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.NET System.IO 提供了对两种截然不同类型的数据——流和文件。文件是在磁盘上持久保存的、有序的并且已命名的字节集合。流代表从数据存储区中读取的或要写入数据存储区的字节块；流可以是基于多种存储媒体的。所以，流是文件的超集。

Stream 类支持三种基本操作：

• 1. 读，是将数据从流中读取到数据结构中保存，如一个字节数组。
• 2. 写，是将数据结构中的数据写入流中。
• 3. 搜索。包括查询和修改流中当前的位置。

根据底层数据源或存储，流可能只支持上面这些功能。例如，NetworkStreams 不支持定位（seek），这是显而易见的。Stream 及其子类的 CanRead、CanWrite、和 CanSeek 属性确定各种流支持的操作。

 

用于 I/O 的类

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• 1. Directory 全局静态类，提供创建目录、复制目录、移动目录和枚举目录中的文件子目录的静态方法。DirectoryInfo 类提供相应的实例方法。
• 2. DirectoryInfo 类，Directory 类提供的是静态方法，而 DirectoryInfo 类提供的实例方法。
• 3. File 全局静态类，提供创建文件、复制文件、删除文件、移动文件、打开文件的静态方法，并且帮助创建一个 FileStream 对象。FileInfo 类提供实例方法。
• 4. FileInfo 类，File 类提供的是静态方法，而 FileInfo 类提供的是实例方法。但他们的内部实现和编程接口上是有区别的。
• 5. DriveInfo 类，提供访问驱动器信息的实例方法。
• 6. FileStream 类，通过Seek方法支持随机访问文件。默认情况下，FileStream 异步打开文件，但也支持同步操作。File 包含静态方法，而 FileInfo 则包含实例方法。
• 7. FileSystemInfo 是抽象类，FileInfo 和DirectoryInfo 类继承该类。
• 8. Path 类，提供的方法和属性，用于以跨平台的方式处理目录字符串。
• 9. DeflateStream 类，提供的方法和属性，使用 Deflate 算法压缩和解压流。
• 10. GZipStream 类，也是压缩和解压流。默认情况下，这个类和 DeflateStream 一样，但是可以扩展使用其他压缩格式。
• 11. SerialPort 类，提供的方法和属性，用于控制一个串口文件资源。

类 File、FileInfo、DriveInfo、Path、Directory 和 DirectoryInfo 都是密封类，你可以创建这些类的实例，但它们不能被继承。

• 12. BinaryReader 和 BinaryWriter 类，从流读写编码的字符串和基础数据类型。
• 13. StreamReader 类，通过 Encoding 把字符转换成字节，从流中读取字符串。StreamReader 有一个构造函数，尝试确定一个给定流的正确 Encoding。这是基于一个特定编码序言，例如一个字节顺序标记。
• 14. StreamWriter 类，通过 Encoding 把字符转换成字节，像流中写入字符。
• 15. StringReader 类，从字符串读取字符。StringReader 允许你用相同的 API 来对待字符串，因此，你的输出可以是一个任意编码的流，或是一个字符串。
• 16. StringWriter 类，把字符写入到字符串。StringWriter  允许你用相同的 API 来对待字符串，因此，你的输出可以是一个任意编码的流，或是一个字符串。
• 17. TextReader 类是抽象类，StreamReader 和 StringReader 继承该类。抽象的 Stream 类的实现是为了字节的输入和输出设计的，而 TextReader 的实现是为 Unicode 字符输出设计的。
• 18. TextWriter 类是抽象类，StreamWriter 和 StringWriter 继承该类。抽象的 Stream 类的实现是为了字节的输入和输出设计的，而 TextWriter 的实现是为 Unicode 字符输入设计的。

 

通用 I/O Stream 类

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1. BufferedStream 类，将一个缓冲区添加到另一个流中，比如网络流 NetworkStream。（FileStream 已经进行了内部缓冲，MemoryStream 不需要缓冲）BufferedStream 可以有很多类型的流组成，以提高读写性能。缓冲区是内存中的一个块字节用于缓存数据，从而减少了操作系统的调用次数。

2. CryptoStream 类，将数据流链接到加密转换的流。尽管它继承了 Stream，但是并不在 System.IO 命名空间，而是在 System.Security.Cryptography 里。

3. MemoryStream 类，是一个非缓冲的流，它封装的数据在内存中可以直接访问。这个流没有后备存储，作为一个临时缓冲很有用。

4. NetworkStream 类，是一个网络连接的流。尽管它继承了 Stream 类，但是它并不在 System.IO 命名空间，而是在 System.Net.Sockets 里。

 

I/O 与安全

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当使用 System.IO 命名空间中的类时，允许的访问必须满足操作系统的安全需要，如访问控制列表（ACL）。这个需求除了任何 FileIOPermission 需要的。

备注：ACL 可以由程序管理。For more information, see How to: Add or Remove Access Control List Entries and ACL Technology Overview.

注意：Internet 和 intranet 默认的安全策略不允许访问文件。因此，如果你编写需要通过网络下载的代码，就不能使用正规的非隔离存储（nonisolated storage ）I/O 类，而应该使用隔离存储（Isolated Storage）。

当打开一个文件或是网络流，安全检查只有在流构造时才会进行。因此，当向不太受信任的代码或是应用程序域提交这些流是，应该谨慎。

以上就是基本文件 I/O 操作的相关类，看过之后，你多半还是有些迷糊，但你至少已经知道文件 I/O 涉及了哪些方面，如读、写、字节数组、字符串、文件，还有访问控制列表，这些“关键字”就是信息，之后就要靠你自己把这些信息，形成一个体系——文件 I/O。MSDN 给出了几个完整的例子，比如，如何读写二进制文件；如何读写文本文件；如何读写字符串等等，我觉得不错。

 

演示

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如何向文本文件写入字符串

例一，演示如何向一个已经存在的文件添加文本；例二，演示如何创建一个新的文件，并向它写入一个字符串。WriteAllText 方法也提供类似的功能。

例一

using System;
using System.IO;
class Test
{
    public static void Main()
    {
        using (StreamWriter sw = new StreamWriter("TestFile.txt"))
        {
            sw.Write("This is the ");
            sw.WriteLine("header for the file.");
            sw.WriteLine("-------------------");
            sw.Write("The date is: ");
            sw.WriteLine(DateTime.Now);
        }
    }
}

例二

using System;

using System.IO;

public class TextToFile 

{

    private const string FILE_NAME = "MyFile.txt";

    public static void Main(String[] args) 

    {

        if (File.Exists(FILE_NAME)) 

        {

            Console.WriteLine("{0} already exists.", FILE_NAME);

            return;

        }

        using (StreamWriter sw = File.CreateText(FILE_NAME))

        {

            sw.WriteLine ("This is my file.");

            sw.WriteLine ("I can write ints {0} or floats {1}, and so on.", 1, 4.2);

            sw.Close();

        }

    }

}

如何从文本文件读取字符串

第二个例子添加了检测文件结束。通过 ReadAll() 和 ReadAllText() 方法能实现同样的功能。

例一

using System;

using System.IO;

class Test 

{

    public static void Main() 

    {

        try 

        {

            using (StreamReader sr = new StreamReader("TestFile.txt")) 

            {

                String line;

                while ((line = sr.ReadLine()) != null) 

                {

                    Console.WriteLine(line);

                }

            }

        }

        catch (Exception e) 

        {

            Console.WriteLine("The file could not be read:");

            Console.WriteLine(e.Message);

        }

    }

}

例二

using System;

using System.IO;

public class TextFromFile 

{

    private const string FILE_NAME = "MyFile.txt";

    public static void Main(String[] args) 

    {

        if (!File.Exists(FILE_NAME)) 

        {

            Console.WriteLine("{0} does not exist.", FILE_NAME);

            return;

        }

        using (StreamReader sr = File.OpenText(FILE_NAME))

        {

            String input;

            while ((input=sr.ReadLine())!=null) 

            {

                Console.WriteLine(input);

            }

            Console.WriteLine ("The end of the stream has been reached.");

            sr.Close();

        }

    }

}

如何读取数据文件

BinaryReader 和 BinaryWriter 类用来读写数据，而不是字符串。下面的例子演示读写数据。

using System;

using System.IO;

class MyStream 

{

    private const string FILE_NAME = "Test.data";

    public static void Main(String[] args) 

    {

        if (File.Exists(FILE_NAME)) 

        {

            Console.WriteLine("{0} already exists!", FILE_NAME);

            return;

        }

        FileStream fs = new FileStream(FILE_NAME, FileMode.CreateNew);

        BinaryWriter w = new BinaryWriter(fs);

        for (int i = 0; i < 11; i++) 

        {

            w.Write( (int) i);

        }

        w.Close();

        fs.Close();

        fs = new FileStream(FILE_NAME, FileMode.Open, FileAccess.Read);

        BinaryReader r = new BinaryReader(fs);

        for (int i = 0; i < 11; i++) 

        {

            Console.WriteLine(r.ReadInt32());

        }

        r.Close();

        fs.Close();

    }

}

说明：如果 Test.data 文件在当前目录已经存在，会抛出 IOException 异常。

如何向字符串写入字符

下面的例子演示用 StringWriter 类向一个字符串写入字符数组中的字符。

using System;

using System.IO;

using System.Text;

public class CharsToStr

{

    public static void Main(String[] args)

    {

        StringBuilder sb = new StringBuilder("Some number of characters");

        char[] b = {' ','t','o',' ','w','r','i','t','e',' ','t','o','.'};

        StringWriter sw = new StringWriter(sb);

        sw.Write(b, 0, 3);

        Console.WriteLine(sb);

        sw.Close();

    }

}

如何从字符串读取字符

下面的例子演示用StringRead类从字符串读取字符。

using System;

using System.IO;

public class CharsFromStr

{

    public static void Main(String[] args)

    {

        String str = "Some number of characters";

        char[] b = new char[24];

        StringReader sr = new StringReader(str);

        sr.Read(b, 0, 13);

        Console.WriteLine(b);

        sr.Close();

    }

}

 

 

参考资料

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• System.IO 命名空间
• MSDN 文件和流 I/O
• MSDN 文件 I/O（C#与Java）
• MSDN 异步文件 I/O
• VS 2012 使用 Async 和 Await 的 异步编程

 

修改记录

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• 2015-1-17 [add]