Lua教程（十五）：输入输出库（I/O库）

I/O库为文件操作提供了两种不同的模型，简单模型和完整模型。简单模型假设一个当前输入文件和一个当前输出文件，他的I/O操作均作用于这些文件。完整模型则使用显式的文件句柄，并将所有的操作定义为文件句柄上的方法。
    1. 简单模型：
    I/O库会将进程标准输入输出作为其缺省的输入文件和输出文件。我们可以通过io.input(filename)和io.output(filename)这两个函数来改变当前的输入输出文件。
    1). io.write函数：
    函数原型为io.write(...)。该函数将所有参数顺序的写入到当前输出文件中。如：
 

代码如下:

io.write("hello","world") --写出的内容为helloworld

2). io.read函数：
    下表给出了该函数参数的定义和功能描述：

调用io.read("*all")会读取当前输入文件的所有内容，以当前位置作为开始。如果当前位置处于文件的末尾，或者文件为空，那个该调用返回一个空字符串。由于Lua可以高效的处理长字符串，因此在Lua中可以先将数据从文件中完整读出，之后在通过Lua字符串库提供的函数进行各种处理。

调用io.read("*line")会返回当前文件的下一行，但不包含换行符。当到达文件末尾时，该调用返回nil。如：
 

代码如下:

for count = 1,math.huge do
    local line = io.read("*line")  --如果不传参数，缺省值也是"*line"
    if line == nil then
        break
    end
    io.write(string.format("%6d  ",count),line,"\n")
end

如果只是为了迭代文件中的所有行，可以使用io.lines函数，以迭代器的形式访问文件中的每一行数据，如：

代码如下:

local lines = {}
for line in io.lines() do   --通过迭代器访问每一个数据
    lines[#lines + 1] = line
end
table.sort(lines)  --排序，Lua标准库的table库提供的函数。
for _,l in ipairs(lines) do
    io.write(l,"\n")
end

调用io.read("*number")会从当前输入文件中读取一个数字。此时read将直接返回一个数字，而不是字符串。"*number"选项会忽略数字前面所有的空格，并且能处理像-3、+5.2这样的数字格式。如果当前读取的数据不是合法的数字，read返回nil。在调用read是可以指定多个选项，函数会根据每个选项参数返回相应的内容。如：

代码如下:

--[[
    6.0  -3.23   1000
    ... ...
    下面的代码读取注释中的数字
--]]
while true do
    local n1,n2,n3 = io.read("*number","*number","*number")
    if not n1 then
        break
    end
    print(math.max(n1,n2,n3))
end

调用io.read(<num>)会从输入文件中最多读取n个字符，如果读不到任何字符，返回nil。否则返回读取到的字符串。如：

代码如下:

while true do
    local block = io.read(2^13)
    if not block then
        break
    end
    io.write(block)
end

io.read(0)是一种特殊的情况，用于检查是否到达了文件的末尾。如果没有到达，返回空字符串，否则nil。

2. 完整I/O模型：

Lua中完整I/O模型的使用方式非常类似于C运行时库的文件操作函数，它们都是基于文件句柄的。

1). 通过io.open函数打开指定的文件，并且在参数中给出对该文件的打开模式，其中"r"表示读取，"w"表示覆盖写入，即先删除文件原有的内容，"a"表示追加式写入，"b"表示以二进制的方式打开文件。在成功打开文件后，该函数将返回表示该文件的句柄，后面所有基于该文件的操作，都需要将该句柄作为参数传入。如果打开失败，返回nil。其中错误信息由该函数的第二个参数返回，如：
    assert(io.open(filename,mode))  --如果打开失败，assert将打印第二个参数给出的错误信息。
   
    2). 文件读写函数read/write。这里需要用到冒号语法，如：

代码如下:

local f = assert(io.open(filename,"r"))
 local t = f:read("*all")  --对于read而言，其参数完全等同于简单模型下read的参数。
 f:close()

此外，I/O库还提供了3个预定义的文件句柄，即io.stdin(标准输入)、io.stdout(标准输出)、io.stderr(标准错误输出)。如：
    io.stderr:write("This is an error message.")
    事实上，我们也可以混合使用简单模式和完整模式，如：

代码如下:

local temp = io.input()   --将当前文件句柄保存
 io.input("newInputfile")  --打开新的输入文件
 io.input():close()        --关闭当前文件
 io.input(temp)            --恢复原来的输入文件

  3). 性能小技巧：

由于一次性读取整个文件比逐行读取要快一些，但对于较大的文件，这样并不可行，因此Lua提供了一种折中的方式，即一次读取指定字节数量的数据，如果当前读取中的最后一行不是完整的一行，可通过该方式将该行的剩余部分也一并读入，从而保证本次读取的数据均为整行数据，以便于上层逻辑的处理。如：
    local lines,rest = f:read(BUFSIZE,"*line") --rest变量包含最后一行中没有读取的部分。

下面是Shell中wc命令的一个简单实现。

代码如下:

local BUFSIZE = 8192
local f = io.input(arg[1])  --打开输入文件
local cc, lc, wc, = 0, 0, 0  --分别计数字符、行和单词   
while true do
    local lines,rest = f:read(BUFSIZE,"*line")
    if not lines then
        break
    end
    if rest then
        lines = lines .. rest .. "\n"
    end
    cc = cc + #lines
    --计算单词数量
    local _, t = string.gsub(lines."%S+","")
    wc = wc + t
    --计算行数
    _,t = string.gsub(line,"\n","\n")
    lc = lc + t
end
print(lc,wc,cc)

 4). 其它文件操作：

如io.flush函数会将io缓存中的数据刷新到磁盘文件上。io.close函数将关闭当前打开的文件。io.seek函数用于设置或获取当前文件的读写位置，其函数原型为f:seek(whence,offset)，如果whence的值为"set"，offset的值则表示为相对于文件起始位置的偏移量。如为"cur"(默认值),offset则为相对于当前位置的偏移量，如为"end"，则为相对于文件末尾的偏移量。函数的返回值与whence参数无关，总是返回文件的当前位置，即相对于文件起始处的偏移字节数。offset的默认值为0。如：

代码如下:

function fsize(file)
     local current = file:seek()   --获取当前位置
     local size = file:seek("end") --获取文件大小
     file:seek("set",current)      --恢复原有的当前位置
     return size
 end

最后需要指出的是，如果发生错误，所有这些函数均返回nil和一条错误信息。