【Go】Go文件操作详解

1. 前言

相信如果看过之前文章的朋友们一定知道我想讲什么了？灵魂三问：文件是什么？为什么需要文件？文件怎么操作？前面章节我们已经能够编写各种各样的功能代码了，但是一个很现实的问题就是我们没有任何 持久化存储 的能力！也就是说我们之前编写的任何代码中的数据都保存在内存中（内存具有掉电易失性），举一个例子：我们想开发一款魔塔游戏，要求拥有存档和读档的能力！我们就可以使用文件的读写操作来实现持久化功能

2. 编码小历史

由于文件操作涉及到编码规则以及字符集的影响，因此我将先介绍有关编码的历史发展脉络，编码集的发展阶段大致可以总结如下：ASCII -> GBK -> Unicode -> UTF-8

• ASCII编码

众所周知，计算机起源于美国，对于老美来说只有26个英文字母，算上各种特殊符号也绝不会超过128个，因此表示一个字符使用7个比特位即可（2^7 = 128）因此使用1个字节来存储一个字符是绰绰有余的，因此诞生了赫赫有名的 “ASCII” 编码字符集

• GBK编码

但是当计算机发展到东亚国家以后就不同了，中文、韩文、日文的字符也想在计算机中显示怎么办？哪怕是常见的中文也有几千个（1个字节肯定是存不下了）因此引入了扩展的中文字符集——GBK编码，使用2个字节表示一个字符，同时还必须保证兼容ASCII编码集。两个字节足以表示65536个字符，应对当前场景应该是没问题了

• Unicode编码

随着计算机不断在世界范围内普及，每个国家都进行扩展，造成的后果就是很难统一管理维护。于是ISO国际化标准组织收集了世界范围内的字符，编写了"万国码"——Unicode编码，该种编码方式对于任何一个字符都使用两个字节进行存储：表示范围为65536个字符

• UTF-8编码

虽然Unicode编码已经可以达到统一的效果了，但是老美不乐意了：原本只需要使用一个字节表示的a、b、c现在全部需要扩大两倍存储空间，这不闹吗？？？最后诞生了"UTF-8"字符集（可以与unicode相互转化），最终的效果就是对于ASCII码表字符使用1个字节存储，对于中文统一使用3个字节存储，其余文字字符各有对应规则

3. Go的字符和字节

在我看来字符就是字节比特流（一串二进制数），两者是等价的：比如 ‘a’ <=> 97，在对应的UTF-8规则集下两者具有对应关系，在Go语言当中字符类型可以有如下两种声明方式：

1. 语法格式：var ch byte 或者 var ch uint8表示该字符占用1个字节
2. 语法格式：var ch rune 或者 var ch int32表示该字符占用4个字节

使用1个字节表示字符：

func main() {// 声明方式1var ch1 bytech1 = 'a'fmt.Println(ch1)var ch2 uint8ch2 = 'b'fmt.Println(ch2)
}

使用4个字节表示字符：

func main() {// 声明方式2var ch3 runech3 = '米'fmt.Println(ch3)var ch4 int32ch4 = '饭'fmt.Println(ch4)
}

💡 注意：在Go语言源码层面byte类型与uint8类型是一样的，rune类型与int32类型是一样的（如果追踪源码会发现如下语句：type byte = uint8; type rune = int32）

4. 字符串

4.1 字符串存储原理

Go语言当中的string数据类型占用16个字节，其中前8个字节是一个指针，存储底层字节数组的起始地址；后8个字节是一个整数，存储字符串的长度（以字节为单位）

string对应数据结构实现可以在源码包src/runtime/string.go中看到：

• str：指向底层字节数组的地址
• len：底层字节数组长度，可通过len内置函数获取

4.2 字符串的遍历

字符串遍历有如下两种方式：

1. 使用len函数按照长度进行遍历

func main() {// 字符串遍历方式1：按照len遍历var str = "米饭666"for i := 0; i < len(str); i++ {fmt.Printf("%d, %c\n", str[i], str[i])}
}

代码运行结果：

2. 使用range迭代遍历

func main() {// 字符串遍历方式2：按照range遍历for _, v := range str {fmt.Printf("%d, %c\n", v, v)}
}

代码运行结果：

💡 总结：Go语言当中的字符串使用len遍历时，获取的是每一个字节的内容（若包含中文则会出现乱码结果）；当使用range进行遍历时，内部会帮助解析成unicode字符

4.3 字符串和字节串的转化

由于字符串的底层是一个字节数组，因此字符串和字节串存在相互转化的关系：

• 字符串转字节串：字节数组 = []byte(字符串)

func main() {// 字符串转字节串var str = "米饭666"var byteArr = []byte(str)fmt.Println(byteArr)
}

代码运行结果：

• 字节串转字符串：字符串 = string(字节数组)

func main() {// 字节串转字符串var byteArr = []byte{231, 177, 179, 233, 165, 173, 54, 54, 54}var str = string(byteArr)fmt.Println(str)
}

代码运行结果：

5. 读写文件

5.1 读文件

首先我们在当前main.go同级创建文件file.txt内容如下：

我们可以通过file, err := os.Open(file_path)打开一个文件，如果打开成功则返回对应的文件句柄

5.1.1 方式1：使用Read方法

语法格式：n, err := file.Read(空字节切片)

• 如果读取失败则会将错误内容写入err中
• 如果读取成功那么n就是读取的字节数，读取内容会存放到空字节切片中

func main() {// 打开文件file, err := os.Open("./file.txt")if err != nil {fmt.Println("打开文件失败, err:", err)}// 关闭文件句柄defer file.Close()var data = make([]byte, 1024)n, err := file.Read(data)if err != nil {fmt.Println("读取文件失败. err:", err)}fmt.Printf("读取到的字节数为:%d\n", n)fmt.Printf("读取内容为:%s\n", string(data[:n]))
}

代码运行结果：

5.1.2 方式2：使用ReadString方法

上述方式是按照字节进行读取的，我们可以使用内置包bufio.NewReader().ReadString按照指定分隔符进行读取（比如换行符\n读取一行）

func main() {// 打开文件file, err := os.Open("./file.txt")if err != nil {fmt.Println("打开文件失败!", err)}defer file.Close()// 读取文件reader := bufio.NewReader(file)for true {line, err := reader.ReadString('\n')if err == io.EOF {// 读取到结束fmt.Print(line)break}fmt.Print(line)}
}

代码运行结果：

5.1.3 方式3：使用ReadFile方法

我们可以使用ioutil.ReadFile(file_path)方法直接读取整个文件内容，适用于小型文件

func main() {// 读取文件content, err := ioutil.ReadFile("./file.txt")if err != nil {fmt.Println("读取文件失败!", err)}fmt.Println(string(content))
}

代码运行结果：

5.2 写文件

我们可以通过file, err := os.OpenFile(file_path, flag, fileMode)更一般性的打开一个文件

• file_path：文件所在路径
• flag：打开方式标记，比如os.O_CREATE：文件不存在则新建，os.O_REONLY：只读模式，os.O_APPEND：追加写入模式
• fileMode：文件权限：例如0777表示 rwxrwxrwx

5.2.1 方式1：使用Write方法

func main() {// 一般性的打开文件file, err := os.OpenFile("./file.txt", os.O_CREATE|os.O_WRONLY, 0666)if err != nil {fmt.Println("打开文件失败!", err)}defer file.Close()// Write写入字节数组file.Write([]byte("Hello World\nHello ricejson\n"))
}

5.2.2 方式2：使用WriteString方法

func main() {// 一般性的打开文件file, err := os.OpenFile("./file.txt", os.O_CREATE|os.O_WRONLY, 0666)if err != nil {fmt.Println("打开文件失败!", err)}defer file.Close()// WriteString写入字符串writer := bufio.NewWriter(file)writer.WriteString("Hello world\n Hello ricejson\n")// 强制刷新缓冲区writer.Flush()
}

5.2.3 方式3：使用WriteFile方法

func main() {// WriteFile直接写文件ioutil.WriteFile("file.txt", []byte("Hello World\n"), 0666)
}