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引言 

文件讀寫是程序開發中的一項基本功能，它允許應用程序持久化數據、讀取配置信息或處理外部數據源。C# 作為.NET框架的一部分，提供了多種文件操作的API，能夠滿足不同場景下的文件讀寫需求。本文將詳細介紹C#中文件讀寫的基本概念、常用方法以及一些高級技巧。

文件讀寫基礎 

文件與流的概念

在C#中，文件通常被視為數據流（Stream），數據流是數據的序列，可以是文件數據、網絡數據或內存數據等。C#中的流操作主要通過System.IO命名空間中的類來實現，如FileStream、StreamReader、StreamWriter等。

文件操作的基本步驟

1. 打開文件：創建一個指向文件的流對象，如FileStream，并指定文件路徑、打開模式等。
2. 讀寫數據：通過流對象的方法讀取或寫入數據。讀取數據時，可以從流中獲取數據；寫入數據時，可以將數據發送到流中。
3. 關閉文件：完成數據操作后，關閉流對象以釋放系統資源。這一步非常重要，可以防止資源泄露。

常用文件讀寫方法 

1. 使用 StreamReader 和 StreamWriter

StreamReader 和 StreamWriter 是基于文本的流讀寫器，它們提供了讀寫字符串數據的方法，非常適合處理文本文件。

• 讀取文本文件：

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

• 寫入文本文件：

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 是一個更底層的流類，可以直接讀寫字節數據，適用于處理二進制文件。

• 讀取二進制文件：

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);
    // 處理 buffer 中的數據
}

• 寫入二進制文件：

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 類和 Directory 類

File 類和 Directory 類提供了一組靜態方法，用于執行常見的文件和目錄操作，如創建、刪除、復制、移動等。

• 創建文件：

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

• 復制文件：

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

• 刪除文件：

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

高級文件讀寫技巧 

1. 大文件處理

對于大文件的讀寫，一次性讀取或寫入所有數據可能會導致內存不足。此時，可以采用分塊讀寫的方式。

• 分塊讀取大文件：

string filePath = "large_file.txt";
using (FileStream fs = new FileStream(filePath, FileMode.Open, FileAccess.Read))
{
    byte[] buffer = new byte[4096]; // 4KB的緩沖區
    int bytesRead;
    while ((bytesRead = fs.Read(buffer, 0, buffer.Length)) > 0)
    {
        // 處理 buffer 中的數據
    }
}

2. 文件加密與解密

在讀寫敏感數據時，可以對文件進行加密和解密，以提高數據安全性。可以使用.NET的加密類，如Aes，來實現文件的加密與解密。

• 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 = ...; // 設置密鑰
    aesAlg.IV = ...;  // 設置初始化向量

    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 = ...; // 設置密鑰
    aesAlg.IV = ...;  // 設置初始化向量

    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. 異步文件讀寫

為了提高程序的響應性和性能，可以使用異步文件讀寫。C#提供了async和await關鍵字，以及FileStream的異步方法，如ReadAsync和WriteAsync。

• 異步讀取文件：

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);
        // 處理 buffer 中的數據
    }
}

• 異步寫入文件：

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

錯誤處理與最佳實踐 

錯誤處理

在文件讀寫過程中，可能會遇到各種異常，如文件不存在、磁盤空間不足、權限不足等。因此，合理的錯誤處理非常重要。

try
{
    // 文件讀寫操作
}
catch (FileNotFoundException ex)
{
    Console.WriteLine($"文件未找到: {ex.Message}");
}
catch (IOException ex)
{
    Console.WriteLine($"I/O 錯誤: {ex.Message}");
}
catch (UnauthorizedAccessException ex)
{
    Console.WriteLine($"訪問被拒絕: {ex.Message}");
}
catch (Exception ex)
{
    Console.WriteLine($"未知錯誤: {ex.Message}");
}

最佳實踐

• 使用using語句：始終使用using語句來管理流對象，確保資源被正確釋放。
• 檢查文件存在性：在讀取文件之前，先檢查文件是否存在，避免拋出異常。
• 合理設置緩沖區大小：在分塊讀寫大文件時，合理設置緩沖區大小，以平衡性能和內存使用。
• 避免硬編碼路徑：不要在代碼中硬編碼文件路徑，使用配置文件或用戶輸入來指定路徑，提高程序的靈活性和可維護性。

總結 

C#提供了豐富的文件讀寫API，能夠滿足各種文件操作的需求。通過掌握基本的文件讀寫方法、高級技巧以及錯誤處理和最佳實踐，開發者可以編寫出高效、可靠且易于維護的文件操作代碼。文件讀寫是程序開發中的基礎技能，掌握這些知識將為后續的開發工作打下堅實的基礎。