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第3章 文件操作

在本章中，我们将深入探讨文件操作的详细内容，包括打开、读取、写入文件的方法，以及文件指针和位置的管理。掌握这些基本操作是进行文件处理的关键。

3.1 打开与关闭文件

打开文件是进行文件操作的第一步。不同的编程语言提供了不同的 API 来打开文件，并支持多种访问模式。以下是一些常见的访问模式：

• 只读模式（Read-only）：仅允许读取文件内容，不允许修改文件。
• 写入模式（Write-only）：允许写入文件内容，通常会覆盖现有内容。
• 追加模式（Append）：允许将数据追加到文件末尾，而不会覆盖现有内容。
• 读写模式（Read-write）：允许同时读取和写入文件。

关闭文件是在操作完成后释放系统资源的必要步骤。关闭文件后，所有对该文件的操作（如读取或写入）都将无效。

在 Go 语言中，可以使用 os 包中的函数来打开和关闭文件。文件的打开模式可以控制访问权限，如只读、写入或追加。

示例：打开与关闭文件

package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    // 打开文件（只读模式）
    file, err := os.Open("example.txt")
    if err != nil {
        fmt.Println("Error opening file:", err)
        return
    }
    defer file.Close()  // 确保文件在函数结束时关闭

    fmt.Println("File opened successfully")
}

在这个例子中，我们使用 os.Open 打开一个文件，并在操作完成后使用 defer 确保文件被正确关闭。

3.2 读取文件

文件读取可以根据需要选择不同的方法，常见的读取方式包括逐行读取、按块读取等。每种方法的适用场景和性能特点不同。

逐行读取：适用于处理文本文件，尤其是文件内容很大而不希望一次性读取到内存中的情况。

按块读取：适用于处理二进制文件或需要快速读取大块数据的场景。

Go 提供了多种读取文件的方式，包括逐行读取和按块读取。以下示例展示了如何逐行读取文本文件和按块读取数据。

示例：逐行读取

package main

import (
    "bufio"
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    file, err := os.Open("example.txt")
    if err != nil {
        fmt.Println("Error opening file:", err)
        return
    }
    defer file.Close()

    scanner := bufio.NewScanner(file)
    for scanner.Scan() {
        fmt.Println(scanner.Text())
    }

    if err := scanner.Err(); err != nil {
        fmt.Println("Error reading file:", err)
    }
}

在这个例子中，我们使用 bufio.NewScanner 逐行读取文件内容，并处理可能发生的读取错误。

示例：按块读取

package main

import (
    "fmt"
    "io"
    "os"
)

func main() {
    file, err := os.Open("example.txt")
    if err != nil {
        fmt.Println("Error opening file:", err)
        return
    }
    defer file.Close()

    buffer := make([]byte, 1024)  // 读取 1024 字节
    for {
        n, err := file.Read(buffer)
        if err == io.EOF {
            break
        }
        if err != nil {
            fmt.Println("Error reading file:", err)
            return
        }
        fmt.Print(string(buffer[:n]))
    }
}

在这个例子中，我们使用 file.Read 按块读取文件数据，并处理可能发生的读取错误。

3.3 写入文件

写入文件可以选择覆盖文件内容或追加到现有内容的末尾。写入操作可以处理文本和二进制数据。

覆盖写入：写入数据时会覆盖文件的现有内容。

追加写入：将数据追加到文件末尾，保留现有内容。

Go 提供了创建和写入文件的功能，包括覆盖写入和追加写入。

示例：覆盖写入

package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    file, err := os.Create("example.txt")  // 创建文件或覆盖现有文件
    if err != nil {
        fmt.Println("Error creating file:", err)
        return
    }
    defer file.Close()

    _, err = file.WriteString("This is a new line.\n")
    if err != nil {
        fmt.Println("Error writing to file:", err)
        return
    }

    fmt.Println("File written successfully")
}

在这个例子中，我们使用 os.Create 创建文件并覆盖现有内容，随后使用 file.WriteString 写入数据。

示例：追加写入

package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    file, err := os.OpenFile("example.txt", os.O_APPEND|os.O_WRONLY, 0666)
    if err != nil {
        fmt.Println("Error opening file:", err)
        return
    }
    defer file.Close()

    _, err = file.WriteString("This line is appended.\n")
    if err != nil {
        fmt.Println("Error writing to file:", err)
        return
    }

    fmt.Println("File appended successfully")
}

在这个例子中，我们使用 os.OpenFile 以追加模式打开文件，并将数据追加到文件末尾。

3.4 文件指针与位置

文件指针（或称为文件位置指针）指示当前的读写位置。文件指针的管理对于准确读写文件内容非常重要。

• 获取当前位置：获取文件指针的当前读写位置。
• 设置位置：将文件指针移动到指定位置。
• 重置位置：将文件指针重置到文件开头或其他特定位置。

文件指针（或称为文件位置指针）指示当前的读写位置。使用 Seek 方法可以移动文件指针。

示例：获取当前位置和设置位置

package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    file, err := os.OpenFile("example.txt", os.O_RDWR, 0666)
    if err != nil {
        fmt.Println("Error opening file:", err)
        return
    }
    defer file.Close()

    // 获取当前位置
    pos, err := file.Seek(0, os.SEEK_CUR)
    if err != nil {
        fmt.Println("Error getting position:", err)
        return
    }
    fmt.Println("Current position:", pos)

    // 设置文件指针到第 10 字节
    _, err = file.Seek(10, os.SEEK_SET)
    if err != nil {
        fmt.Println("Error setting position:", err)
        return
    }

    buffer := make([]byte, 10)
    _, err = file.Read(buffer)
    if err != nil {
        fmt.Println("Error reading file:", err)
        return
    }
    fmt.Println("Data at position 10:", string(buffer))
}

在这个例子中，我们使用 Seek 移动文件指针到指定位置，并读取该位置的数据。

3.5 错误处理与文件操作异常

在进行文件操作时，错误处理是确保程序稳定性和可靠性的关键。常见的文件操作异常包括文件无法打开、读写错误、文件不存在等。

在 Go 中，错误处理是编写可靠代码的关键。我们可以检查函数返回的错误来处理异常情况。

示例：错误处理

package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    file, err := os.Open("example.txt")
    if err != nil {
        fmt.Println("Error opening file:", err)
        return
    }
    defer file.Close()

    _, err = file.WriteString("Trying to write")
    if err != nil {
        fmt.Println("Error writing to file:", err)
        return
    }

    fmt.Println("Operation completed successfully")
}

在这个例子中，我们检查文件打开和写入操作是否成功，并处理可能发生的错误。

总结

本章详细介绍了文件操作的各个方面，包括打开与关闭文件、读取与写入文件、文件指针管理及错误处理。掌握这些操作将为处理文件数据奠定坚实的基础。接下来，我们将探讨更高级的文件操作技术，如文件锁定、复制、移动等。