20-文件 IO 操作

文件 IO（输入/输出）操作用于读写文件和目录。C# 在 System.IO 命名空间中提供了丰富的文件操作类。

一、文件操作的核心类总览

类	特点	适用场景
`File`	静态方法	简单的文件读写（少量数据）
`FileInfo`	实例方法	需要多次获取文件属性
`Directory`	静态方法	目录创建、删除、查找
`DirectoryInfo`	实例方法	需要多次获取目录属性
`StreamReader/Writer`	文本流	大文件、逐行处理
`BinaryReader/Writer`	二进制流	图片、序列化数据
`FileStream`	字节流	底层精细控制
`Path`	路径处理	路径拼接、解析扩展名

二、文件和目录操作

目录操作

csharp

using System.IO;

// 静态方法（File/Directory）
string dirPath = @"C:\MyFolder";

// 创建目录
Directory.CreateDirectory(dirPath);

// 判断是否存在
bool exists = Directory.Exists(dirPath);

// 获取文件列表
string[] files = Directory.GetFiles(dirPath, "*.txt");  // 只查 .txt 文件
string[] allFiles = Directory.GetFiles(dirPath, "*", SearchOption.AllDirectories);  // 递归

// 获取子目录
string[] subDirs = Directory.GetDirectories(dirPath);

// 删除目录（true 表示递归删除所有子目录和文件）
Directory.Delete(dirPath, true);

// 移动/重命名
Directory.Move(dirPath, @"C:\NewFolder");

// 实例方法（DirectoryInfo）
DirectoryInfo dirInfo = new DirectoryInfo(dirPath);
if (!dirInfo.Exists)
    dirInfo.Create();

foreach (FileInfo file in dirInfo.GetFiles())
{
    Console.WriteLine($"{file.Name} - {file.Length} 字节 - {file.LastWriteTime}");
}

文件操作

csharp

string filePath = @"C:\test.txt";

// 创建（注意：Create 返回 FileStream，需要关闭）
File.Create(filePath).Close();  // 创建空文件

// 复制
File.Copy(filePath, @"C:\test_backup.txt", overwrite: true);

// 移动（也可用于重命名）
File.Move(filePath, @"C:\new\test.txt");

// 删除
File.Delete(filePath);

// 判断是否存在
bool exists = File.Exists(filePath);

// 获取属性（FileInfo）
FileInfo fi = new FileInfo(filePath);
Console.WriteLine($"名称：{fi.Name}");               // test.txt
Console.WriteLine $"完整路径：{fi.FullName}");         // C:\test.txt
Console.WriteLine($"大小：{fi.Length} 字节");
Console.WriteLine($"扩展名：{fi.Extension}");           // .txt
Console.WriteLine($"创建时间：{fi.CreationTime}");
Console.WriteLine($"最后修改：{fi.LastWriteTime}");
Console.WriteLine($"是否为只读：{fi.IsReadOnly}");

// 属性操作
fi.IsReadOnly = true;           // 设置为只读
fi.Attributes |= FileAttributes.Hidden;  // 添加隐藏属性

三、文本文件读写

一次性读写（适合小文件）

csharp

string filePath = @"C:\test.txt";
string content = "第一行内容\n第二行内容";

// 写入（覆盖）
File.WriteAllText(filePath, content);

// 追加
File.AppendAllText(filePath, "\n追加的内容");

// 读取全部
string text = File.ReadAllText(filePath);

// 逐行读写
string[] lines = { "行1", "行2", "行3" };
File.WriteAllLines(filePath, lines);  // 写入多行

string[] readLines = File.ReadAllLines(filePath);  // 读取所有行
foreach (string line in readLines)
    Console.WriteLine(line);

流式读写（适合大文件）

csharp

// StreamWriter：写入
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("继续写在同一行");
}

// 追加模式
using (StreamWriter writer = new StreamWriter(@"C:\output.txt", append: true))
{
    writer.WriteLine("追加的内容");
}

// StreamReader：读取
using (StreamReader reader = new StreamReader(@"C:\output.txt"))
{
    // 方式一：全部读取
    string content = reader.ReadToEnd();

    // 方式二：逐行读取（大文件推荐）
    string? line;
    while ((line = reader.ReadLine()) != null)
    {
        Console.WriteLine($"行：{line}");
    }
}

// 指定编码
using (StreamReader reader = new StreamReader(@"C:\file.txt", Encoding.UTF8))
using (StreamWriter writer = new StreamWriter(@"C:\file.txt", false, Encoding.UTF8))
{
    // 处理文件...
}

为什么要使用 using？

文件流使用操作系统资源（文件句柄），必须及时释放，否则其他进程无法访问该文件。

csharp

// ❌ 错误：未释放资源
var reader = new StreamReader(@"C:\test.txt");
string content = reader.ReadToEnd();
// 文件句柄未释放！

// ✅ 正确：using 语句（推荐）
using (var reader = new StreamReader(@"C:\test.txt"))
{
    string text = reader.ReadToEnd();
}  // 自动释放

// ✅ 正确：using 声明（C# 8.0+）
using var reader2 = new StreamReader(@"C:\test.txt");
string text2 = reader2.ReadToEnd();
// 作用域结束时自动释放

File.ReadAllText vs StreamReader 选择

csharp

// 小文件（< 10MB）→ 简单方便
string content = File.ReadAllText(@"C:\small.txt");

// 大文件（> 10MB）→ 流式处理，避免内存爆满
using var reader = new StreamReader(@"C:\large.txt");
string? line;
while ((line = reader.ReadLine()) != null)
{
    // 逐行处理，不需要将全部内容加载到内存
    ProcessLine(line);
}

四、二进制文件读写

BinaryWriter / BinaryReader

csharp

// 写入二进制数据
string filePath = @"C:\data.bin";
using (BinaryWriter writer = new BinaryWriter(File.Open(filePath, FileMode.Create)))
{
    writer.Write(12345);         // int
    writer.Write(3.14159);       // double
    writer.Write("Hello World"); // string
    writer.Write(true);          // bool
    writer.Write(DateTime.Now.Ticks);  // long
}

// 读取（必须按写入的顺序和类型读取）
using (BinaryReader reader = new BinaryReader(File.Open(filePath, FileMode.Open)))
{
    int intVal = reader.ReadInt32();
    double dblVal = reader.ReadDouble();
    string strVal = reader.ReadString();
    bool boolVal = reader.ReadBoolean();
    long longVal = reader.ReadInt64();

    Console.WriteLine($"{intVal}, {dblVal}, {strVal}, {boolVal}");
}

文件复制示例

csharp

static void CopyFile(string sourcePath, string destPath)
{
    const int bufferSize = 8192;  // 缓冲区大小
    using (FileStream source = File.OpenRead(sourcePath))
    using (FileStream dest = File.OpenWrite(destPath))
    {
        byte[] buffer = new byte[bufferSize];
        int bytesRead;

        while ((bytesRead = source.Read(buffer, 0, bufferSize)) > 0)
        {
            dest.Write(buffer, 0, bytesRead);
        }
    }

    Console.WriteLine($"文件已复制：{sourcePath} → {destPath}");
}

// 测试
CopyFile(@"C:\large.zip", @"D:\backup\large.zip");

五、FileStream（底层字节流）

FileStream 提供最底层的文件读写控制，适用于图片、视频等二进制文件。

csharp

string path = @"C:\stream.dat";

// 写入
byte[] data = Encoding.UTF8.GetBytes("Hello FileStream");
using (FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Create, FileAccess.Write))
{
    fs.Write(data, 0, data.Length);
    Console.WriteLine($"写入 {data.Length} 字节");
}

// 读取
using (FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open, FileAccess.Read))
{
    byte[] buffer = new byte[fs.Length];
    int bytesRead = fs.Read(buffer, 0, buffer.Length);
    string result = Encoding.UTF8.GetString(buffer);
    Console.WriteLine($"读取 {bytesRead} 字节：{result}");
}

FileMode 枚举

值	说明	文件不存在时	文件存在时
`CreateNew`	创建新文件	创建新文件	抛出异常
`Create`	创建（覆盖）	创建新文件	覆盖
`Open`	打开已有文件	抛出异常	打开
`OpenOrCreate`	打开或创建	创建新文件	打开
`Append`	追加	创建新文件	定位到末尾

FileAccess 枚举

值	说明
`Read`	只读
`Write`	只写
`ReadWrite`	读写

FileShare 枚举

csharp

// 控制其他进程/线程同时访问的权限
using (FileStream fs = new FileStream(
    @"C:\test.txt",
    FileMode.Open,
    FileAccess.Read,
    FileShare.Read))  // 允许其他进程读取（但不能写入）
{
    // 读取文件...
}

值	说明
`None`	拒绝共享（独占）
`Read`	允许其他进程读取
`Write`	允许其他进程写入
`ReadWrite`	允许其他进程读写
`Delete`	允许其他进程删除

六、路径操作（Path 类）

Path 类提供跨平台的路径处理方法，比字符串拼接更安全。

csharp

string path = @"C:\Users\张三\Documents\test.txt";

Console.WriteLine(Path.GetFileName(path));                // test.txt
Console.WriteLine(Path.GetFileNameWithoutExtension(path)); // test
Console.WriteLine(Path.GetExtension(path));               // .txt
Console.WriteLine(Path.GetDirectoryName(path));            // C:\Users\张三\Documents
Console.WriteLine(Path.GetFullPath(path));                 // 完整路径（解析相对路径）

// 路径组合（自动处理分隔符）
string fullPath = Path.Combine(@"C:\Users", "张三", "Documents", "test.txt");

// 更改扩展名
string newPath = Path.ChangeExtension(path, ".log");  // C:\Users\张三\Documents\test.log

// 临时文件
string tempFile = Path.GetTempFileName();  // 创建临时文件并返回路径
string tempDir = Path.GetTempPath();       // 临时文件夹路径

// 文件名合法性检查
char[] invalidChars = Path.GetInvalidFileNameChars();
bool isValid = path.IndexOfAny(invalidChars) == -1;

// 获取当前程序运行目录
string currentDir = Environment.CurrentDirectory;
string appDir = AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory;

七、异步文件操作

对大文件使用异步方法避免阻塞主线程。

csharp

// 异步读取
static async Task<string> ReadFileAsync(string path)
{
    using StreamReader reader = new StreamReader(path);
    return await reader.ReadToEndAsync();
}

// 异步写入
static async Task WriteFileAsync(string path, string content)
{
    using StreamWriter writer = new StreamWriter(path);
    await writer.WriteAsync(content);
}

// 异步复制
static async Task CopyFileAsync(string source, string dest)
{
    using FileStream sourceStream = File.OpenRead(source);
    using FileStream destStream = File.OpenWrite(dest);
    await sourceStream.CopyToAsync(destStream);
}

// 使用
string content = await ReadFileAsync(@"C:\large.txt");
await WriteFileAsync(@"C:\output.txt", "异步写入内容");
await CopyFileAsync(@"C:\source.zip", @"C:\dest.zip");

八、综合案例

案例一：日志记录器

csharp

public class FileLogger : IDisposable
{
    private readonly string logPath;
    private readonly StreamWriter writer;
    private readonly object lockObj = new object();

    public FileLogger(string logDirectory = "Logs")
    {
        Directory.CreateDirectory(logDirectory);
        logPath = Path.Combine(logDirectory, $"{DateTime.Now:yyyy-MM-dd}.log");
        writer = new StreamWriter(logPath, append: true);
        writer.AutoFlush = true;  // 自动刷新缓冲区
    }

    public void Log(string level, string message)
    {
        string line = $"[{DateTime.Now:yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff}] [{level}] {message}";
        lock (lockObj)  // 线程安全
        {
            writer.WriteLine(line);
        }
    }

    public void Info(string msg) => Log("INFO", msg);
    public void Warn(string msg) => Log("WARN", msg);
    public void Error(string msg) => Log("ERROR", msg);

    public void Dispose()
    {
        writer?.Dispose();
    }
}

// 使用
using (var logger = new FileLogger())
{
    logger.Info("系统启动");
    logger.Warn("内存使用率超过 80%");
    logger.Error("数据库连接失败");
}

案例二：文件批量重命名工具

csharp

static void BatchRename(string directory, string searchPattern, string newPrefix)
{
    string[] files = Directory.GetFiles(directory, searchPattern);
    int count = 0;

    foreach (string filePath in files)
    {
        FileInfo fi = new FileInfo(filePath);
        // 新文件名：前缀 + 序号 + 原扩展名
        string newName = $"{newPrefix}_{++count:D3}{fi.Extension}";
        string newPath = Path.Combine(directory, newName);

        File.Move(filePath, newPath);
        Console.WriteLine($"重命名：{fi.Name} → {newName}");
    }

    Console.WriteLine($"\n共重命名 {count} 个文件");
}

// 使用：将 C:\Photos 下所有 .jpg 文件重命名为 Photo_001.jpg, Photo_002.jpg...
BatchRename(@"C:\Photos", "*.jpg", "Photo");

案例三：INI 配置文件读写

csharp

public class IniFile
{
    private readonly string filePath;
    private Dictionary<string, Dictionary<string, string>> data = new();

    public IniFile(string filePath)
    {
        this.filePath = filePath;
        Load();
    }

    private void Load()
    {
        if (!File.Exists(filePath)) return;

        string currentSection = "";
        foreach (string line in File.ReadAllLines(filePath))
        {
            string trimmed = line.Trim();
            if (trimmed.StartsWith(";") || trimmed.StartsWith("#")) continue;  // 注释

            if (trimmed.StartsWith("[") && trimmed.EndsWith("]"))
            {
                currentSection = trimmed[1..^1];
                data[currentSection] = new Dictionary<string, string>();
            }
            else if (trimmed.Contains('='))
            {
                int idx = trimmed.IndexOf('=');
                string key = trimmed[..idx].Trim();
                string value = trimmed[(idx + 1)..].Trim();
                if (!data.ContainsKey(currentSection))
                    data[currentSection] = new Dictionary<string, string>();
                data[currentSection][key] = value;
            }
        }
    }

    public string Get(string section, string key, string defaultValue = "")
    {
        if (data.TryGetValue(section, out var sectionData))
            if (sectionData.TryGetValue(key, out string value))
                return value;
        return defaultValue;
    }

    public void Set(string section, string key, string value)
    {
        if (!data.ContainsKey(section))
            data[section] = new Dictionary<string, string>();
        data[section][key] = value;
        Save();
    }

    private void Save()
    {
        using var writer = new StreamWriter(filePath);
        foreach (var section in data)
        {
            writer.WriteLine($"[{section.Key}]");
            foreach (var kvp in section.Value)
                writer.WriteLine($"{kvp.Key}={kvp.Value}");
            writer.WriteLine();
        }
    }
}

// 使用
var config = new IniFile(@"C:\config.ini");
string server = config.Get("Database", "Server", "localhost");
int port = int.Parse(config.Get("Database", "Port", "1433"));
config.Set("User", "Name", "张三");

核心知识点总结

文件读写方式选择

场景	推荐方式	示例
小文本文件（一次性）	`File.ReadAllText/WriteAllText`	配置文件、日志记录
大文本文件（逐行）	`StreamReader/Writer`	日志文件分析、CSV 处理
二进制文件	`BinaryReader/Writer`	图片、序列化
底层字节控制	`FileStream`	文件复制、自定义格式
异步操作	`ReadAsync/WriteAsync`	大文件、UI 不阻塞

注意事项

总是使用 using——确保文件资源及时释放
检查 File.Exists——打开不存在的文件会抛出 FileNotFoundException
路径使用 Path.Combine——避免手动拼接路径字符串
编码问题——默认 UTF-8，读取非 UTF-8 文件时指定编码
权限问题——写入系统目录（如 C:\Windows）可能需要管理员权限
异常处理——文件操作可能抛出 UnauthorizedAccessException、IOException、DirectoryNotFoundException 等
跨平台路径——Path 类在不同操作系统上使用正确的路径分隔符（/ 或 \）

20-文件 IO 操作 ​

一、文件操作的核心类总览 ​

二、文件和目录操作 ​

目录操作 ​

文件操作 ​

三、文本文件读写 ​

一次性读写（适合小文件） ​

流式读写（适合大文件） ​

为什么要使用 using？ ​

File.ReadAllText vs StreamReader 选择 ​

四、二进制文件读写 ​

BinaryWriter / BinaryReader ​

文件复制示例 ​

五、FileStream（底层字节流） ​

FileMode 枚举 ​

FileAccess 枚举 ​

FileShare 枚举 ​

六、路径操作（Path 类） ​

七、异步文件操作 ​

八、综合案例 ​

案例一：日志记录器 ​

案例二：文件批量重命名工具 ​

案例三：INI 配置文件读写 ​

核心知识点总结 ​

文件读写方式选择 ​

注意事项 ​

20-文件 IO 操作

一、文件操作的核心类总览

二、文件和目录操作

目录操作

文件操作

三、文本文件读写

一次性读写（适合小文件）

流式读写（适合大文件）

为什么要使用 using？

File.ReadAllText vs StreamReader 选择

四、二进制文件读写

BinaryWriter / BinaryReader

文件复制示例

五、FileStream（底层字节流）

FileMode 枚举

FileAccess 枚举

FileShare 枚举

六、路径操作（Path 类）

七、异步文件操作

八、综合案例

案例一：日志记录器

案例二：文件批量重命名工具

案例三：INI 配置文件读写

核心知识点总结

文件读写方式选择

注意事项