C#文件操作、读取文件、Debug/Trace类用法

1、文件操作

这段代码在 System.Private.CoreLib 下，对 System.IO.File 中的代码进行精简，供 CLR 使用。

当使用文件时，要提前判断文件路径是否存在，日常项目中要使用到文件的地方应该不少，可以统一一个判断文件是否存在的方法：

        public static bool Exists(string? path)
        {
            try
            {
                // 可以将 string? 改成 string
                if (path == null)
                    return false;
                if (path.Length == 0)
                    return false;

                path = Path.GetFullPath(path);

                // After normalizing, check whether path ends in directory separator.
                // Otherwise, FillAttributeInfo removes it and we may return a false positive.
                // GetFullPath should never return null
                Debug.Assert(path != null, "File.Exists: GetFullPath returned null");
                if (path.Length > 0 && PathInternal.IsDirectorySeparator(path[^1]))
                {
                    return false;
                }

                return InternalExists(path);
            }
            catch (ArgumentException) { }
            catch (NotSupportedException) { } // Security can throw this on ":"
            catch (SecurityException) { }
            catch (IOException) { }
            catch (UnauthorizedAccessException) { }

            return false;
        }

建议项目中对路径进行最终处理的时候，都转换为绝对路径：

Path.GetFullPath(path)

当然，相对路径会被 .NET 正确识别，但是对于运维排查问题和各方面考虑，绝对路径容易定位具体位置和排错。

在编写代码时，使用相对路径，不要写死，提高灵活性；在运行阶段将其转为绝对路径；

上面的 NotSupportedException 等异常是操作文件中可能出现的各种异常情况，对于跨平台应用来说，这些异常可能都是很常见的，提前将其异常类型识别处理，可以优化文件处理逻辑以及便于筛查处理错误。

2、读取文件

这段代码在 System.Private.CoreLib 中。

有个读取文件转换为 byte[] 的方法如下：

        public static byte[] ReadAllBytes(string path)
        {
            // bufferSize == 1 used to avoid unnecessary buffer in FileStream
            using (FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.Read, bufferSize: 1))
            {
                long fileLength = fs.Length;
                if (fileLength > int.MaxValue)
                    throw new IOException(SR.IO_FileTooLong2GB);

                int index = 0;
                int count = (int)fileLength;
                byte[] bytes = new byte[count];
                while (count > 0)
                {
                    int n = fs.Read(bytes, index, count);
                    if (n == 0)
                        throw Error.GetEndOfFile();
                    index += n;
                    count -= n;
                }
                return bytes;
            }
        }

可以看到 FileStream 的使用，如果单纯是读取文件内容，可以参考里面的代码：

        FileStream fs = new FileStream(path,
                                       FileMode.Open,
                                       FileAccess.Read,
                                       FileShare.Read,
                                       bufferSize: 1)

上面的代码同样也存在 File.ReadAllBytes 与之对应， File.ReadAllBytes 内部是使用 InternalReadAllBytes 来处理文档读取：

        private static byte[] InternalReadAllBytes(String path, bool checkHost)
        {
            byte[] bytes;
            // 此 FileStream 的构造函数不是 public ，开发者不能使用
            using(FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.Read,
                FileStream.DefaultBufferSize, FileOptions.None, Path.GetFileName(path), false, false, checkHost)) {
                // Do a blocking read
                int index = 0;
                long fileLength = fs.Length;
                if (fileLength > Int32.MaxValue)
                    throw new IOException(Environment.GetResourceString("IO.IO_FileTooLong2GB"));
                int count = (int) fileLength;
                bytes = new byte[count];
                while(count > 0) {
                    int n = fs.Read(bytes, index, count);
                    if (n == 0)
                        __Error.EndOfFile();
                    index += n;
                    count -= n;
                }
            }
            return bytes;
        }

这段说明我们可以放心使用 File 静态类中的函数，因为里面已经处理好一些逻辑了，并且自动释放文件。

如果我们手动 new FileStream ，则要判断一些情况，以免使用时报错，最好参考一下上面的代码。

.NET 文件流缓存大小默认是 4096 字节：

internal const int DefaultBufferSize = 4096;

这段代码在 File 类中定义，开发者不能设置缓存块的大小，大多数情况下，4k 是最优的块大小。

ReadAllBytes 的文件大小上限是 2 GB。

3、Debug 、Trace类

这两个类的命名空间为 System.Diagnostics，Debug 、Trace 提供一组有助于调试代码的方法和属性。

Debug 中的所有函数都不会在 Release 中有效，并且所有输出流不会在控制台显示，必须注册侦听器才能读取这些流。

Debug 可以打印调试信息并使用断言检查逻辑，使代码更可靠，而不会影响发运产品的性能和代码大小。

这类输出方法有 Write 、WriteLine 、 WriteIf 和 WriteLineIf 等，这里输出不会直接打印到控制台。

如需将调试信息打印到控制台，可以注册侦听器：

ConsoleTraceListener console = new ConsoleTraceListener();
Trace.Listeners.Add(console);

注意， .NET Core 2.x 以上 Debug 没有 Listeners ，因为 Debug 使用的是 Trace 的侦听器。

我们可以给 Trace.Listeners 注册侦听器，这样相对于 Debug 等效设置侦听器。

        Trace.Listeners.Add(new TextWriterTraceListener(Console.Out));
        Debug.WriteLine("aa");

.NET Core 中的监听器都继承了 TraceListener，如 TextWriterTraceListener、ConsoleTraceListener、DefaultTraceListener。

如果需要输出到文件中，可以自行继承 TextWriterTraceListener ，编写文件流输出，也可以使用 DelimitedListTraceListener。

示例：

TraceListener listener = new DelimitedListTraceListener(@"C:\debugfile.txt");

        // Add listener.
        Debug.Listeners.Add(listener);

        // Write and flush.
        Debug.WriteLine("Welcome");

处理上述方法输出控制台，也可以使用

ConsoleTraceListener console=...
...Listeners.Add(console);

// 等效于
var console = new TextWriterTraceListener(Console.Out)

为了格式化输出流，可以使用 一下属性控制排版：

        // 1.
        Debug.WriteLine("One");

        // Indent and then unindent after writing.
        Debug.Indent();
        Debug.WriteLine("Two");
        Debug.WriteLine("Three");
        Debug.Unindent();

        // End.
        Debug.WriteLine("Four");

        // Sleep.
        System.Threading.Thread.Sleep(10000);

One
    Two
    Three
Four

.Assert() 方法对我们调试程序很有帮助，Assert 向开发人员发送一个强消息。在 IDE 中，断言会中断程序的正常操作，但不会终止应用程序。

.Assert() 的最直观效果是输出程序的断言位置。

        Trace.Listeners.Add(new TextWriterTraceListener(Console.Out));
        int value = -1;
        // A.
        // If value is ever -1, then a dialog will be shown.
        Debug.Assert(value != -1, "Value must never be -1.");

        // B.
        // If you want to only write a line, use WriteLineIf.
        Debug.WriteLineIf(value == -1, "Value is -1.");

---- DEBUG ASSERTION FAILED ----
---- Assert Short Message ----
Value must never be -1.
---- Assert Long Message ----

   at Program.Main(String[] args) in ...Program.cs:line 12

Value is -1.

Debug.Prinf() 也可以输出信息，它跟 C 语言的 printf 函数行为一致，将后跟行结束符的消息写入，默认行终止符为回车符后跟一个换行符。

在 IDE 中运行程序时，使用 Debug.Assert()、Trace.Assert() 等方法 ，条件为 false 时，IDE 会断言，这相当于条件断点。

在非 IDE 环境下，程序会输出一些信息，但不会有中断效果。

        Trace.Listeners.Add(new TextWriterTraceListener(Console.Out));
        Trace.Assert(false);

Process terminated. Assertion Failed
   at Program.Main(String[] args) in C:\ConsoleApp4\Program.cs:line 44

个人认为，可以将 Debug、Trace 引入项目中，与日志组件配合使用。Debug、Trace 用于记录程序运行的诊断信息，便于日后排查程序问题；日志用于记录业务过程，数据信息等。

.Assert() 的原理， 在 true 时什么都不做；在 false 时调用 Fail 函数；如果你不注册侦听器的话，默认也没事可做。

.Assert() 唯一可做的事情是等条件为 false 时，执行 Fail 方法，当然我们也可以手动直接调用 Fail 方法，Fail 的代码如下：

public static void Fail(string message) {
            if (UseGlobalLock) {
                lock (critSec) {
                    foreach (TraceListener listener in Listeners) {
                        listener.Fail(message);
                        if (AutoFlush) listener.Flush();
                    }
                }
            }
            else {
                foreach (TraceListener listener in Listeners) {
                    if (!listener.IsThreadSafe) {
                        lock (listener) {
                            listener.Fail(message);
                            if (AutoFlush) listener.Flush();
                        }
                    }
                    else {
                        listener.Fail(message);
                        if (AutoFlush) listener.Flush();
                    }
                }
            }
        }

到此这篇关于C#文件操作、读取文件、Debug/Trace类用法的文章就介绍到这了。希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我们。