Lua 文件操作详解

1. 创建并写入文件

创建并写入文件是最基本的文件操作，可以使用写入模式（'w'）打开文件，然后使用write方法写入内容。

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-- 定义示例文件路径
local testFilePath = "test_file.txt"

-- 打开文件进行写入（'w' 模式：写入模式，如果文件存在则覆盖）
local file, err = io.open(testFilePath, "w")
if file then
    -- 写入内容
    file:write("这是第一行内容\n")
    file:write("这是第二行内容\n")
    file:write("这是第三行内容\n")
    
    -- 格式化写入
    local name = "Lua"
    local version = 5.4
    file:write(string.format("欢迎使用 %s %s!\n", name, version))
    
    -- 关闭文件
    file:close()
    print("文件写入成功: " .. testFilePath)
else
    print("文件打开失败: " .. err)
end

2. 读取整个文件

读取整个文件可以使用读取模式（'r'）打开文件，然后使用read方法读取全部内容。

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-- 打开文件进行读取（'r' 模式：读取模式）
file, err = io.open(testFilePath, "r")
if file then
    -- 读取整个文件
    local content = file:read("*a")  -- "*a" 表示读取整个文件内容
    file:close()
    
    print("文件内容:")
    print(content)
else
    print("文件打开失败: " .. err)
end

3. 逐行读取文件

当文件较大时，逐行读取是更高效的方法，可以使用lines()迭代器来实现。

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file, err = io.open(testFilePath, "r")
if file then
    print("逐行读取:")
    local lineNumber = 1
    
    -- 逐行读取，直到文件结束
    for line in file:lines() do  -- 使用 lines() 迭代器
        print("行 " .. lineNumber .. ": " .. line)
        lineNumber = lineNumber + 1
    end
    
    file:close()
else
    print("文件打开失败: " .. err)
end

4. 追加内容到文件

追加模式（'a'）允许在不覆盖现有内容的情况下，在文件末尾添加新内容。

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-- 打开文件进行追加（'a' 模式：追加模式，如果文件不存在则创建）
file, err = io.open(testFilePath, "a")
if file then
    file:write("\n这是追加的第一行\n")
    file:write("这是追加的第二行\n")
    file:close()
    print("内容追加成功")
else
    print("文件打开失败: " .. err)
end

-- 验证追加结果
print("\n追加后的文件内容:")
file = io.open(testFilePath, "r")
print(file:read("*a"))
file:close()

5. 二进制文件操作

二进制模式（'b'）用于处理非文本文件，可以与写入或读取模式组合使用。

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-- 写入二进制数据
file, err = io.open("binary_test.dat", "wb")  -- 'wb' 模式：二进制写入
if file then
    -- 写入字符串作为二进制数据
    file:write("Hello Binary\n")
    
    -- 写入数字（注意：Lua 不会自动转换，这里依然是写入字符串形式）
    for i = 1, 5 do
        file:write(i .. "\n")
    end
    
    file:close()
    print("二进制文件写入成功")
end

-- 读取二进制文件
file, err = io.open("binary_test.dat", "rb")
if file then
    print("二进制文件读取:")
    print(file:read("*a"))
    file:close()
end

6. 文件复制操作

文件复制需要分块读取源文件并写入目标文件，特别是对于大文件更高效。

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function copyFile(source, destination)
    local sourceFile, sourceErr = io.open(source, "rb")
    if not sourceFile then
        return false, "源文件打开失败: " .. sourceErr
    end
    
    local destFile, destErr = io.open(destination, "wb")
    if not destFile then
        sourceFile:close()
        return false, "目标文件打开失败: " .. destErr
    end
    
    -- 分块读取并写入，避免大文件占用过多内存
    local blockSize = 4096  -- 4KB 块
    while true do
        local data = sourceFile:read(blockSize)
        if not data then
            break  -- 文件读取完毕
        end
        destFile:write(data)
    end
    
    -- 关闭文件
    sourceFile:close()
    destFile:close()
    
    return true
end

-- 执行文件复制
local copyFilePath = "test_file_copy.txt"
local success, msg = copyFile(testFilePath, copyFilePath)
if success then
    print("文件复制成功: " .. testFilePath .. " -> " .. copyFilePath)
    
    -- 验证复制结果
    print("\n复制文件内容:")
    file = io.open(copyFilePath, "r")
    print(file:read("*a"))
    file:close()
else
    print(msg)
end

7. 获取文件信息

获取文件信息通常需要使用LuaFileSystem (lfs)库，它提供了丰富的文件和目录操作功能。

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-- 使用 lfs 库获取文件信息（注意：需要安装 LuaFileSystem 库）
print([[获取文件信息通常需要使用 LuaFileSystem (lfs) 库，使用方法如下：

local lfs = require "lfs"

-- 获取文件属性
local attr = lfs.attributes(testFilePath)
if attr then
    print("文件大小: " .. attr.size .. " 字节")
    print("文件类型: " .. attr.mode)
    print("创建时间: " .. os.date("%Y-%m-%d %H:%M:%S", attr.ctime))
    print("修改时间: " .. os.date("%Y-%m-%d %H:%M:%S", attr.mtime))
    print("访问时间: " .. os.date("%Y-%m-%d %H:%M:%S", attr.atime))
end

-- 检查文件是否存在
function fileExists(path)
    local attr = lfs.attributes(path)
    return attr and attr.mode == "file"
end

-- 检查目录是否存在
function directoryExists(path)
    local attr = lfs.attributes(path)
    return attr and attr.mode == "directory"
end
]])

8. io 库的快捷函数

Lua的io库提供了一些便捷函数，用于简化常见的I/O操作。

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-- io.write() 直接写入标准输出
print("使用 io.write() 输出:")
io.write("这是使用 io.write() 写入的内容\n")
io.write("可以多次调用 io.write()\n")

-- io.read() 从标准输入读取
print("\n提示: 在实际运行时，你可以使用 io.read() 从键盘读取输入，例如:")
print([[print("请输入你的名字:")
local name = io.read()
print("你好，" .. name .. "!")
]])

-- io.tmpfile() 创建临时文件
print("\n创建临时文件示例:")
local tempFile = io.tmpfile()
if tempFile then
    tempFile:write("这是临时文件内容\n")
    tempFile:seek("set")  -- 移动到文件开头
    print("临时文件内容:", tempFile:read("*a"))
    tempFile:close()  -- 临时文件在关闭时会被自动删除
    print("临时文件已关闭并自动删除")
end

9. 文件指针操作

文件指针操作允许在文件的特定位置进行读写，提供了更灵活的文件访问方式。

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file = io.open(testFilePath, "r")
if file then
    -- 读取前 10 个字符
    local first10 = file:read(10)
    print("前 10 个字符: " .. first10)
    
    -- 获取当前位置
    local currentPos = file:seek()
    print("当前文件指针位置: " .. currentPos)
    
    -- 移动到文件开头
    file:seek("set", 0)
    print("移动到开头后读取第一行: " .. file:read("*l"))  -- "*l" 表示读取一行
    
    -- 移动到文件末尾
    local fileSize = file:seek("end")
    print("文件大小: " .. fileSize .. " 字节")
    
    -- 移动到文件中间位置
    file:seek("set", fileSize / 2)
    print("从中间位置读取的内容: " .. file:read("*l"))
    
    file:close()
end

10. 清理示例文件

在操作完成后，及时清理创建的临时文件是良好的实践。

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-- 使用 os.remove 删除文件
local function deleteFile(filePath)
    local success, err = os.remove(filePath)
    if success then
        print("文件已删除: " .. filePath)
    else
        print("文件删除失败: " .. filePath .. " - " .. err)
    end
end

deleteFile(testFilePath)
deleteFile(copyFilePath)
deleteFile("binary_test.dat")

11. 文件操作总结

11.1 文件打开模式

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写入模式 ('w'): 创建文件或覆盖现有文件
读取模式 ('r'): 读取现有文件
追加模式 ('a'): 在文件末尾添加内容
二进制模式 ('b'): 与 'w' 或 'r' 结合使用
读写模式 ('r+'): 打开文件进行读取和写入

11.2 文件操作最佳实践

始终关闭文件：使用完文件后，务必调用close()方法关闭文件，避免资源泄漏。
错误处理：在打开和操作文件时，始终检查可能的错误情况。
大文件处理：对于大文件，使用分块读取和写入，避免一次性加载整个文件到内存。
二进制文件：处理二进制文件时，使用二进制模式（'b'）。
文件指针：使用seek()方法进行精确的文件定位操作。
临时文件：使用io.tmpfile()创建临时文件，在程序结束或显式关闭时会自动清理。

学习总结

文件操作是Lua程序中常用的功能之一。通过本文件介绍的各种文件操作方法，你可以有效地读写文件、处理二进制数据、复制文件内容以及管理文件指针。在实际开发中，应根据具体需求选择合适的文件操作模式和方法，并始终注意错误处理和资源管理，以编写更健壮的程序。