Ch 22: File文件操作

1. 引言

File是Rust中表示文件的类型，实现了Read和Writetrait，可以直接读写。它位于std::fs模块。

2. 打开和创建文件

2.1 Open打开已有文件

use std::fs::File;
use std::io;

fn main() -> io::Result<()> {
    // 只读打开
    let file = File::open("Cargo.toml")?;

    println!("文件打开成功: {:?}", file);

    Ok(())
}

2.2 create创建新文件

use std::fs::File;
use std::io;

fn main() -> io::Result<()> {
    // 创建新文件（如果存在则截断）
    let mut file = File::create("output.txt")?;

    file.write_all(b"Hello, world!")?;

    println!("文件创建成功");

    Ok(())
}

2.3 OpenOptions灵活打开

use std::fs::{File, OpenOptions};
use std::io;

fn main() -> io::Result<()> {
    // 追加模式打开
    let file = OpenOptions::new()
        .write(true)
        .append(true)
        .open("output.txt")?;

    file.write_all(b"\n追加的内容")?;

    Ok(())
}

OpenOptions常用选项：

• .read(true) - 读取
• .write(true) - 写入
• .append(true) - 追加
• .create(true) - 创建（不存在时）
• .truncate(true) - 截断
• .create_new(true) - 仅创建新文件

3. 读取文件

3.1 一次性读取

use std::fs;
use std::io;

fn main() -> io::Result<()> {
    let contents = fs::read("Cargo.toml")?;
    println!("文件大小: {} 字节", contents.len());
    println!("内容: {}", String::from_utf8_lossy(&contents));

    Ok(())
}

3.2 使用File和BufReader

use std::fs::File;
use std::io::{BufRead, BufReader};

fn main() -> io::Result<()> {
    let file = File::open("Cargo.toml")?;
    let reader = BufReader::new(file);

    for line in reader.lines() {
        println!("{}", line?);
    }

    Ok(())
}

3.3 使用File直接读取

use std::fs::File;
use std::io::{Read, BufReader};

fn main() -> io::Result<()> {
    let file = File::open("Cargo.toml")?;
    let mut reader = BufReader::new(file);

    let mut contents = String::new();
    reader.read_to_string(&mut contents)?;

    println!("文件内容:\n{}", contents);

    Ok(())
}

4. 写入文件

4.1 write_all

use std::fs::File;
use std::io;

fn main() -> io::Result<()> {
    let mut file = File::create("test.txt")?;

    file.write_all(b"第一行\n")?;
    file.write_all(b"第二行\n")?;
    file.write_all(b"第三行\n")?;

    Ok(())
}

4.2 使用BufWriter缓冲写入

use std::fs::File;
use std::io::{BufWriter, Write};

fn main() -> std::io::Result<()> {
    let file = File::create("buffered.txt")?;
    let mut writer = BufWriter::new(file);

    for i in 0..100 {
        writeln!(writer, "行 {}", i)?;
    }

    writer.flush()?;

    println!("写入完成");

    Ok(())
}

5. seek移动指针

5.1 Seek trait

use std::fs::File;
use std::io::{self, Read, Seek, SeekFrom};

fn main() -> io::Result<()> {
    let mut file = File::open("Cargo.toml")?;

    // 移动到文件开头
    file.seek(SeekFrom::Start(0))?;

    // 读取前100字节
    let mut buffer = [0u8; 100];
    file.read(&mut buffer)?;
    println!("前100字节:\n{}", String::from_utf8_lossy(&buffer));

    // 移动到最后
    file.seek(SeekFrom::End(0))?;
    let pos = file.stream_position()?;
    println!("文件大小: {} 字节", pos);

    Ok(())
}

5.2 SeekFrom位置

变体	说明
Start(n)	从开头偏移n字节
End(n)	从结尾偏移n字节（负数向前）
Current(n)	从当前位置偏移n字节

6. metadata获取文件信息

use std::fs;

fn main() -> std::io::Result<()> {
    let metadata = fs::metadata("Cargo.toml")?;

    println!("是否为文件: {}", metadata.is_file());
    println!("是否为目录: {}", metadata.is_dir());
    println!("文件大小: {} 字节", metadata.len());
    println!("创建时间: {:?}", metadata.created());
    println!("修改时间: {:?}", metadata.modified());

    Ok(())
}

7. FileInfo结构

方法	说明
len()	文件大小（字节）
is_file()	是否是普通文件
is_dir()	是否是目录
created()	创建时间
modified()	修改时间
accessed()	访问时间
permissions()	权限信息

8. 复制文件

use std::fs;

fn main() -> std::io::Result<()> {
    // copy 复制文件
    fs::copy("Cargo.toml", "Cargo.toml.bak")?;

    println!("文件已复制");

    // 清理
    fs::remove_file("Cargo.toml.bak")?;

    Ok(())
}

9. 实际示例：日志处理

use std::fs::{File, OpenOptions};
use std::io::{BufRead, BufReader, Write, Seek, SeekFrom};

fn main() -> std::io::Result<()> {
    // 创建测试日志文件
    let mut file = File::create("app.log")?;
    writeln!(file, "INFO: 服务器启动")?;
    writeln!(file, "ERROR: 连接失败")?;
    drop(file);

    // 读取并处理日志
    let file = OpenOptions::new().read(true).open("app.log")?;
    let reader = BufReader::new(file);

    let mut error_count = 0;
    for line in reader.lines() {
        let line = line?;
        if line.contains("ERROR") {
            error_count += 1;
            eprintln!("发现错误: {}", line);
        }
    }

    println!("总共 {} 个错误", error_count);

    // 追加日志
    let mut file = OpenOptions::new()
        .write(true)
        .append(true)
        .open("app.log")?;

    writeln!(file, "INFO: 服务器关闭")?;

    // 清理
    std::fs::remove_file("app.log")?;

    Ok(())
}

10. 注意事项

1. 文件句柄生命周期：File在drop时才关闭
2. 读写模式：默认打开不能读写，需要使用OpenOptions
3. 文件锁：File本身不提供锁，需要用std::fs::OpenOptions
4. 换行符：不同操作系统换行符不同（\n vs \r\n）

11. 总结

今天我们学习了File文件操作：

1. open - 以只读方式打开文件
2. create - 创建新文件（截断已存在的）
3. OpenOptions - 灵活的文件打开选项
4. read/write - 实现Read/Write trait
5. seek - 移动文件指针
6. metadata - 获取文件信息
7. copy/remove - 文件操作

File是Rust文件I/O的基础，正确使用File和BufReader/BufWriter可以获得良好的性能和功能。