C# FileStream文件读写详解

filestream对象表示在磁盘或网络路径上指向文件的流。这个类提供了在文件中读写字节的方法，但经常使用streamreader或streamwriter执行这些功能。这是因为filestream类操作的是字节和字节数组，而stream类操作的是字符数据。字符数据易于使用，但是有些操作，比如随机文件访问(访问文件中间某点的数据)，就必须由filestream对象执行，稍后对此进行介绍。

还有几种方法可以创建filestream对象。构造函数具有许多不同的重载版本，最简单的构造函数仅仅带有两个参数，即文件名和filemode枚举值。

filestream afile = new filestream(filename, filemode.member);

filemode枚举有几个成员，规定了如何打开或创建文件。稍后介绍这些枚举成员。另一个常用的构造函数如下：

filestream afile = new filestream(filename, filemode.member, fileaccess. member);

第三个参数是fileaccess枚举的一个成员，它指定了流的作用。fileaccess枚举的成员如表22-6所示。

表  22-6

成员	说明
read	打开文件，用于只读
write	打开文件，用于只写
readwrite	打开文件，用于读写

对文件进行不是fileaccess枚举成员指定的操作会导致抛出异常。此属性的作用是，基于用户的身份验证级别改变用户对文件的访问权限。

在filestream构造函数不使用fileaccess枚举参数的版本中，使用默认值fileaccess. readwrite。

filemode枚举成员如表22-7所示。使用每个值会发生什么，取决于指定的文件名是否表示已有的文件。注意这个表中的项表示创建流时该流指向文件中的位置，下一节将详细讨论这个主题。除非特别说明，否则流就指向文件的开头。

表  22-7

成员	文件存在	文件不存在
append	打开文件，流指向文件的末尾，只能与枚举fileaccess.write联合使用	创建一个新文件。只能与枚举fileaccess.write联合使用
create	删除该文件，然后创建新文件	创建新文件
createnew	抛出异常	创建新文件
open	打开现有的文件，流指向文件的开头	抛出异常
openorcreate	打开文件，流指向文件的开头	创建新文件
truncate	打开现有文件，清除其内容。流指向文件的开头，保留文件的初始创建日期	抛出异常

file和fileinfo类都提供了openread()和openwrite()方法，更易于创建filestream对象。前者打开了只读访问的文件，后者只允许写入文件。这些都提供了快捷方式，因此不必以filestream构造函数的参数形式提供前面所有的信息。例如，下面的代码行打开了用于只读访问的data.txt文件：

filestream afile = file.openread("data.txt");

注意下面的代码执行同样的功能：

fileinfo afileinfo = new fileinfo("data.txt");
filestream afile = afile.openread();

1. 文件位置

filestream类维护内部文件指针，该指针指向文件中进行下一次读写操作的位置。在大多数情况下，当打开文件时，它就指向文件的开始位置，但是此指针可以修改。这允许应用程序在文件的任何位置读写，随机访问文件，或直接跳到文件的特定位置上。当处理大型文件时，这非常省时，因为马上可以定位到正确的位置。

实现此功能的方法是seek()方法，它有两个参数：第一个参数规定文件指针以字节为单位的移动距离。第二个参数规定开始计算的起始位置，用seekorigin枚举的一个值表示。seek origin枚举包含3个值：begin、current和end。

例如，下面的代码行将文件指针移动到文件的第8个字节，其起始位置就是文件的第1个字节：

afile.seek(8,seekorigin.begin);

下面的代码行将指针从当前位置开始向前移动2个字节。如果在上面的代码行之后执行下面的代码，文件指针就指向文件的第10个字节：

afile.seek(2,seekorigin.current);

注意读写文件时，文件指针也会改变。在读取了10个字节之后，文件指针就指向被读取的第10个字节之后的字节。

也可以规定负查找位置，这可以与seekorigin.end枚举值一起使用，查找靠近文件末端的位置。下面的代码会查找文件中倒数第5个字节：

afile.seek(–5, seekorigin.end);

以这种方式访问的文件有时称为随机访问文件，因为应用程序可以访问文件中的任何位置。稍后介绍的stream类可以连续地访问文件，不允许以这种方式操作文件指针。

2. 读取数据

使用filestream类读取数据不像使用本章后面介绍的streamreader类读取数据那样容易。这是因为filestream类只能处理原始字节(raw byte)。处理原始字节的功能使filestream类可以用于任何数据文件，而不仅仅是文本文件。通过读取字节数据，filestream对象可以用于读取图像和声音的文件。这种灵活性的代价是，不能使用filestream类将数据直接读入字符串，而使用streamreader类却可以这样处理。但是有几种转换类可以很容易地将字节数组转换为字符数组，或者进行相反的操作。

filestream.read()方法是从filestream对象所指向的文件中访问数据的主要手段。这个方法从文件中读取数据，再把数据写入一个字节数组。它有三个参数：第一个参数是传输进来的字节数组，用以接受filestream对象中的数据。第二个参数是字节数组中开始写入数据的位置。它通常是0，表示从数组开端向文件中写入数据。最后一个参数指定从文件中读出多少字节。

下面的示例演示了从随机访问文件中读取数据。要读取的文件实际是为此示例创建的类文件。

试试看：从随机访问文件中读取数据

(1) 在目录c:\begvcsharp\chapter22下创建一个新的控制台应用程序readfile。

(2) 在program.cs文件的顶部添加下面的using指令：

using system;
using system.collections.generic;
using system.text;
using system.io;

(3) 在main()方法中添加下面的代码：

static void main(string[] args)
{
   byte[] bydata = new byte[200];
   char[] chardata = new char[200];
 
   try
   {
      filestream afile = new filestream("e:\\workplace\\testsolution\\test.consoleapplication\\program.cs",filemode.open);
      afile.seek(135,seekorigin.begin);
      afile.read(bydata,0,200);
   }
   catch(ioexception e)
   {
      console.writeline("an io exception has been thrown!");
      console.writeline(e.tostring());
      console.readkey();
      return;
  }
 
   decoder d = encoding.utf8.getdecoder();
   d.getchars(bydata, 0, bydata.length, chardata, 0);
 
   console.writeline(chardata);
   console.readkey();
}

(4) 运行应用程序。结果如图22-2所示。

图 22-2

示例的说明
此应用程序打开自己的.cs文件，用于读取。它在下面的代码行中使用..字符串向上逐级导航两个目录，找到该文件：

filestream afile = new filestream("e:\\workplace\\testsolution\\test.consoleapplication\\program.cs",filemode.open);

下面两行代码实现查找工作，并从文件的具体位置读取字节：

afile.seek(135,seekorigin.begin);
afile.read(bydata,0,200);

第一行代码将文件指针移动到文件的第135个字节。在program.cs中，这是namespace的 “n”；其前面的135个字符是using指令和相关的#region。第二行将接下来的200个字节读入到bydata字节数组中。

注意这两行代码封装在try…catch块中，以处理可能抛出的异常。

try
{
    afile.seek(135,seekorigin.begin);
    afile.read(bydata,0,100);
}
catch(ioexception e)
{
    console.writeline("an io exception has been thrown!");
    console.writeline(e.tostring());
    console.readkey();
    return;
}

文件io涉及到的所有操作都可以抛出类型为ioexception的异常。所有产品代码都必须包含错误处理，尤其是处理文件系统时更是如此。本章的所有示例都具有错误处理的基本形式。

从文件中获取了字节数组后，就需要将其转换为字符数组，以便在控制台显示它。为此，使用system.text命名空间的decoder类。此类用于将原始字节转换为更有用的项，比如字符：

decoder d = encoding.utf8.getdecoder();
d.getchars(bydata, 0, bydata.length, chardata, 0);

这些代码基于utf8编码模式创建了decoder对象。这就是unicode编码模式。然后调用getchars()方法，此方法提取字节数组，将它转换为字符数组。完成之后，就可以将字符数组输出到控制台。

3. 写入数据

向随机访问文件中写入数据的过程与从中读取数据非常类似。首先需要创建一个字节数组；最简单的办法是首先构建要写入文件的字符数组。然后使用encoder对象将其转换为字节数组，其用法非常类似于decoder。最后调用write()方法，将字节数组传送到文件中。

下面构建一个简单的示例演示其过程。

试试看：将数据写入随机访问文件

(1) 在c:\begvcsharp\chapter22目录下创建一个新的控制台应用程序writefile。

(2) 如上所示，在program.cs文件顶部添加下面的using指令：

using system;
using system.collections.generic;
using system.text;
using system.io;

(3) 在main()方法中添加下面的代码：

static void main(string[] args)
{
   byte[] bydata;
   char[] chardata;
 
   try
   {
      filestream afile = new filestream("temp.txt", filemode.create);
      chardata = "my pink half of the drainpipe.".tochararray();
      bydata = new byte[chardata.length];
      encoder e = encoding.utf8.getencoder();
      e.getbytes(chardata, 0, chardata.length, bydata, 0, true);
 
      // move file pointer to beginning of file.
      afile.seek(0, seekorigin.begin);
      afile.write(bydata, 0, bydata.length);
   }
   catch (ioexception ex)
   {
      console.writeline("an io exception has been thrown!");
      console.writeline(ex.tostring());
      console.readkey();
      return;
   }
}

(4) 运行该应用程序。稍后就将其关闭。

(5) 导航到应用程序目录 —— 在目录中已经保存了文件，因为我们使用了相对路径。目录位于writefile\bin\debug文件夹。打开temp.txt文件。可以在文件中看到如图22-3所示的文本。

图 22-3

示例的说明
此应用程序在自己的目录中打开文件，并在文件中写入了一个简单的字符串。在结构上这个示例非常类似于前面的示例，只是用write()代替了read()，用encoder代替了decoder。

下面的代码行使用string类的tochararray()静态方法，创建了字符数组。因为c#中的所有事物都是对象，文本“my pink half of the drainpipe.”实际上是一个string对象，所以甚至可以在字符串上调用这些静态方法。

chardata = " my pink half of the drainpipe. ".tochararray();

下面的代码行显示了如何将字符数组转换为filestream对象需要的正确字节数组。

encoder e = endoding.utf8.getencoder();
e.getbytes(chardata,0,chardata.length, bydata,0,true);

这次，要基于utf8编码方法来创建encoder对象。也可以将unicode用于解码。这里在写入流之前，需要将字符数据编码为正确的字节格式。在getbytes()方法中可以完成这些工作，它可以将字符数组转换为字节数组，并将字符数组作为第一个参数(本例中的chardata)，将该数组中起始位置的下标作为第二个参数(0表示数组的开头)。第三个参数是要转换的字符数量(chardata.length，chardata数组中的元素个数)。第四个参数是在其中置入数据的字节数组(bydata)，第五个参数是在字节数组中开始写入位置的下标(0表示bydata数组的开头)。

最后一个参数决定在结束后encoder对象是否应该更新其状态，即encoder对象是否仍然保留它原来在字节数组中的内存位置。这有助于以后调用encoder对象，但是当只进行单一调用时，这就没有什么意义。最后对encoder的调用必须将此参数设置为true，以清空其内存，释放对象，用于垃圾回收。

之后，使用write()方法向filestream写入字节数组就非常简单：

afile.seek(0,seekorigin.begin);
afile.write(bydata,0,bydata.length);

与read()方法一样，write()方法也有三个参数：要写入的数组，开始写入的数组下标和要写入的字节数。