引言 

文件读写是程序开发中的一项基本功能，它允许应用程序持久化数据、读取配置信息或处理外部数据源。C# 作为.NET框架的一部分，提供了多种文件操作的API，能够满足不同场景下的文件读写需求。本文将详细介绍C#中文件读写的基本概念、常用方法以及一些高级技巧。

文件读写基础 

文件与流的概念

在C#中，文件通常被视为数据流（Stream），数据流是数据的序列，可以是文件数据、网络数据或内存数据等。C#中的流操作主要通过System.IO命名空间中的类来实现，如FileStream、StreamReader、StreamWriter等。

文件操作的基本步骤

1. 打开文件：创建一个指向文件的流对象，如FileStream，并指定文件路径、打开模式等。
2. 读写数据：通过流对象的方法读取或写入数据。读取数据时，可以从流中获取数据；写入数据时，可以将数据发送到流中。
3. 关闭文件：完成数据操作后，关闭流对象以释放系统资源。这一步非常重要，可以防止资源泄露。

常用文件读写方法 

1. 使用 StreamReader 和 StreamWriter

StreamReader 和 StreamWriter 是基于文本的流读写器，它们提供了读写字符串数据的方法，非常适合处理文本文件。

• 读取文本文件：

string filePath = "example.txt";
using (StreamReader reader = new StreamReader(filePath))
{
    string content = reader.ReadToEnd();
    Console.WriteLine(content);
}

• 写入文本文件：

string filePath = "example.txt";
using (StreamWriter writer = new StreamWriter(filePath))
{
    writer.WriteLine("Hello, World!");
    writer.WriteLine("This is a test.");
}

2. 使用 FileStream

FileStream 是一个更底层的流类，可以直接读写字节数据，适用于处理二进制文件。

• 读取二进制文件：

string filePath = "example.bin";
using (FileStream fs = new FileStream(filePath, FileMode.Open, FileAccess.Read))
{
    byte[] buffer = new byte[fs.Length];
    fs.Read(buffer, 0, buffer.Length);
    // 处理 buffer 中的数据
}

• 写入二进制文件：

string filePath = "example.bin";
using (FileStream fs = new FileStream(filePath, FileMode.Create, FileAccess.Write))
{
    byte[] data = { 0x01, 0x02, 0x03, 0x04 };
    fs.Write(data, 0, data.Length);
}

3. 使用 File 类和 Directory 类

File 类和 Directory 类提供了一组静态方法，用于执行常见的文件和目录操作，如创建、删除、复制、移动等。

• 创建文件：

string filePath = "example.txt";
File.WriteAllText(filePath, "Hello, World!");

• 复制文件：

string sourcePath = "example.txt";
string destinationPath = "example_copy.txt";
File.Copy(sourcePath, destinationPath);

• 删除文件：

string filePath = "example.txt";
File.Delete(filePath);

高级文件读写技巧 

1. 大文件处理

对于大文件的读写，一次性读取或写入所有数据可能会导致内存不足。此时，可以采用分块读写的方式。

• 分块读取大文件：

string filePath = "large_file.txt";
using (FileStream fs = new FileStream(filePath, FileMode.Open, FileAccess.Read))
{
    byte[] buffer = new byte[4096]; // 4KB的缓冲区
    int bytesRead;
    while ((bytesRead = fs.Read(buffer, 0, buffer.Length)) > 0)
    {
        // 处理 buffer 中的数据
    }
}

2. 文件加密与解密

在读写敏感数据时，可以对文件进行加密和解密，以提高数据安全性。可以使用.NET的加密类，如Aes，来实现文件的加密与解密。

• 加密文件：

using System.Security.Cryptography;
using System.IO;

string inputFilePath = "example.txt";
string outputFilePath = "example_encrypted.txt";

using (Aes aesAlg = Aes.Create())
{
    aesAlg.Key = ...; // 设置密钥
    aesAlg.IV = ...;  // 设置初始化向量

    ICryptoTransform encryptor = aesAlg.CreateEncryptor(aesAlg.Key, aesAlg.IV);

    using (FileStream inputFileStream = new FileStream(inputFilePath, FileMode.Open, FileAccess.Read))
    using (FileStream outputFileStream = new FileStream(outputFilePath, FileMode.Create, FileAccess.Write))
    using (CryptoStream cryptoStream = new CryptoStream(outputFileStream, encryptor, CryptoStreamMode.Write))
    {
        inputFileStream.CopyTo(cryptoStream);
    }
}

• 解密文件：

string inputFilePath = "example_encrypted.txt";
string outputFilePath = "example_decrypted.txt";

using (Aes aesAlg = Aes.Create())
{
    aesAlg.Key = ...; // 设置密钥
    aesAlg.IV = ...;  // 设置初始化向量

    ICryptoTransform decryptor = aesAlg.CreateDecryptor(aesAlg.Key, aesAlg.IV);

    using (FileStream inputFileStream = new FileStream(inputFilePath, FileMode.Open, FileAccess.Read))
    using (FileStream outputFileStream = new FileStream(outputFilePath, FileMode.Create, FileAccess.Write))
    using (CryptoStream cryptoStream = new CryptoStream(inputFileStream, decryptor, CryptoStreamMode.Read))
    {
        cryptoStream.CopyTo(outputFileStream);
    }
}

3. 异步文件读写

为了提高程序的响应性和性能，可以使用异步文件读写。C#提供了async和await关键字，以及FileStream的异步方法，如ReadAsync和WriteAsync。

• 异步读取文件：

async Task ReadFileAsync(string filePath)
{
    using (FileStream fs = new FileStream(filePath, FileMode.Open, FileAccess.Read))
    {
        byte[] buffer = new byte[fs.Length];
        await fs.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length);
        // 处理 buffer 中的数据
    }
}

• 异步写入文件：

async Task WriteFileAsync(string filePath, byte[] data)
{
    using (FileStream fs = new FileStream(filePath, FileMode.Create, FileAccess.Write))
    {
        await fs.WriteAsync(data, 0, data.Length);
    }
}

错误处理与最佳实践 

错误处理

在文件读写过程中，可能会遇到各种异常，如文件不存在、磁盘空间不足、权限不足等。因此，合理的错误处理非常重要。

try
{
    // 文件读写操作
}
catch (FileNotFoundException ex)
{
    Console.WriteLine($"文件未找到: {ex.Message}");
}
catch (IOException ex)
{
    Console.WriteLine($"I/O 错误: {ex.Message}");
}
catch (UnauthorizedAccessException ex)
{
    Console.WriteLine($"访问被拒绝: {ex.Message}");
}
catch (Exception ex)
{
    Console.WriteLine($"未知错误: {ex.Message}");
}

最佳实践

• 使用using语句：始终使用using语句来管理流对象，确保资源被正确释放。
• 检查文件存在性：在读取文件之前，先检查文件是否存在，避免抛出异常。
• 合理设置缓冲区大小：在分块读写大文件时，合理设置缓冲区大小，以平衡性能和内存使用。
• 避免硬编码路径：不要在代码中硬编码文件路径，使用配置文件或用户输入来指定路径，提高程序的灵活性和可维护性。

总结 

C#提供了丰富的文件读写API，能够满足各种文件操作的需求。通过掌握基本的文件读写方法、高级技巧以及错误处理和最佳实践，开发者可以编写出高效、可靠且易于维护的文件操作代码。文件读写是程序开发中的基础技能，掌握这些知识将为后续的开发工作打下坚实的基础。