掌握C#文件操作与XML处理：学习资料完整指南

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简介：C#是一种广泛应用于Windows和跨平台开发的编程语言，它在.NET框架中包含强大的文件和XML操作能力。本文深入探讨了C#中的文件读写技术，包括使用System.IO命名空间中的File类进行文本和二进制文件处理，FileStream类的流操作，以及XML文档的解析、创建和修改方法。同时，文章也介绍了文件操作的扩展功能和在进行文件操作时应考虑的异常处理。通过理论学习和实践操作，读者可以有效提升文件操作和XML处理的技能水平。

1. C#编程语言及应用

C#（发音为“看井号”或“看井”）是一种由微软开发的现代、类型安全的面向对象的编程语言。它是在.NET框架上开发应用程序的主要语言之一，并且是.NET生态系统的核心组成部分。

1.1 C#语言概述

1.1.1 C#的发展历程

C#语言是在2000年随着.NET框架的首次发布而被引入的。由Anders Hejlsberg主导开发，C#的设计初衷是结合C++的强大性能和Visual Basic的易用性。经过多年的演进，C#已经发布了多个版本，每个新版本都引入了语言的新特性，以支持现代软件开发的需求。

1.1.2 C#在现代编程中的地位

C#因其清晰的语法、丰富的库支持、以及对多种编程范式的良好支持，在企业级开发、游戏开发（特别是Unity引擎）和桌面应用程序（Windows Forms和WPF）等多个领域中占有一席之地。随着.NET Core的发布，C#跨平台的能力得到了显著提升，进一步扩大了它的使用范围。

C#的最新版本，C# 9.0，随着.NET 5的发布，带来了许多新的语言特性，例如记录类型、模式匹配的改进、目标类型的新局部函数等，增强了开发者的生产力。C#的持续创新确保了它能够适应快速变化的技术环境，并在未来的编程领域继续扮演关键角色。

2. 文件读写基础知识

2.1 文件系统概述

2.1.1 文件与目录的结构

文件系统是操作系统中用于管理数据文件的组织结构和方法。它定义了文件的命名、存储、检索、共享和更新方式。一个文件是由一组数据构成的有序集合，这些数据可以是文本、二进制数据或特定应用程序的数据。目录则是存储文件及其他目录的容器，它提供了一种结构化的层级方式来组织文件。

在Windows操作系统中，文件系统的基本单位是目录和文件。每个文件都与一个文件名相关联，并存储在一个目录中。目录可以包含子目录，形成层级结构，这样，用户可以方便地组织文件。

2.1.2 文件读写权限和属性

为了保证文件的安全性和数据的完整性，操作系统为文件和目录提供了访问权限的设置。例如，在Windows系统中，文件和目录的权限包括“读取”、“写入”、“执行”等。在UNIX/Linux系统中，则有“读(r)”、“写(w)”和“执行(x)”的权限位。

文件和目录还有其他的属性，比如只读、隐藏、存档标志等。这些属性有助于用户和程序管理文件的访问和存储。

2.2 C#中的文件操作

2.2.1 使用System.IO进行文件读写

在C#中，处理文件的基本库是System.IO命名空间。它提供了一套丰富的类来访问文件系统，比如File、Directory等。通过这些类，开发者可以实现文件的创建、复制、删除、移动等操作。

下面是C#中使用 System.IO 命名空间进行文件读写的一个基本示例：

using System;
using System.IO;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        string path = @"c:\test.txt";

        // 写入文件
        usingStreamWriter sw = new StreamWriter(path);
        sw.WriteLine("Hello, world!");
        sw.Close();

        // 读取文件
        usingStreamReader sr = new StreamReader(path);
        string content = sr.ReadToEnd();
        Console.WriteLine(content);
        sr.Close();
    }
}

在此示例中，首先使用 StreamWriter 创建一个新文件并写入一行文本。之后，使用 StreamReader 读取这个文件的内容，并将其输出到控制台。

2.2.2 文件复制、移动与删除操作

System.IO 命名空间中的 File 类提供了文件复制、移动与删除的便捷方法。以下是使用这些方法的示例：

// 复制文件
File.Copy("source.txt", "destination.txt", true); // 第三个参数设置为true时，如果目标文件存在，则会覆盖它

// 移动文件
File.Move("source.txt", "destination.txt");

// 删除文件
File.Delete("test.txt");

对于目录的操作， Directory 类提供了创建、删除和枚举目录内容的方法。这里是一个创建和删除目录的例子：

// 创建目录
Directory.CreateDirectory("MyDirectory");

// 删除目录
Directory.Delete("MyDirectory");

2.3 文件读写进阶技巧

2.3.1 缓冲区的使用与优化

在文件读写操作中，合理使用缓冲区可以显著提高效率。缓冲区是程序与外部设备之间交换数据的一个临时存储区域。在处理大文件或网络数据流时，使用缓冲区可以减少对磁盘或网络的I/O操作次数，从而提高性能。

例如，使用 FileStream 读写文件时，可以指定一个缓冲区大小：

using(FileStream fs = new FileStream("largeFile.dat", FileMode.Open, FileAccess.Read))
{
    byte[] buffer = new byte[1024]; // 创建一个1KB的缓冲区
    int bytesRead;
    while ((bytesRead = fs.Read(buffer, 0, buffer.Length)) != 0)
    {
        // 处理缓冲区中的数据
    }
}

在此代码段中，使用了一个1KB的缓冲区来读取文件。这可以减少读取文件时的磁盘I/O操作次数。

2.3.2 文件读写异常处理

在进行文件操作时，总会存在一些异常情况，例如权限问题、文件被占用、磁盘空间不足等。因此，适当的异常处理机制对于保障程序稳定运行是必不可少的。

在C#中，可以使用try-catch块来捕获和处理文件操作中可能出现的异常：

try
{
    // 文件操作代码
}
catch (IOException ioe)
{
    Console.WriteLine("I/O错误：" + ioe.Message);
}
catch (UnauthorizedAccessException uae)
{
    Console.WriteLine("权限错误：" + uae.Message);
}
catch (Exception ex)
{
    Console.WriteLine("未知错误：" + ex.Message);
}

在上述例子中，通过捕获不同类型的异常，可以处理文件操作过程中可能出现的问题，并给出相应的错误信息。这样的处理机制可以提高程序的健壮性和用户友好度。

3. System.IO命名空间使用

3.1 System.IO核心类解析

3.1.1 文件和目录信息类：FileInfo和DirectoryInfo

在进行文件读写操作时，能够获取文件和目录的相关信息是十分关键的。在.NET中， System.IO 命名空间下的 FileInfo 和 DirectoryInfo 类扮演了这一重要角色。

FileInfo 类提供了访问文件属性的方法，例如文件名、文件大小、创建时间、最后访问时间等。通过 FileInfo 对象，我们可以执行创建、复制、删除、移动等文件操作。例如：

FileInfo fileInfo = new FileInfo(@"c:\example.txt");
Console.WriteLine("文件大小: " + fileInfo.Length);
Console.WriteLine("创建时间: " + fileInfo.CreationTime);

DirectoryInfo 类则用于获取有关目录的信息，如目录名、目录创建时间、最后访问时间以及目录中的文件和子目录列表。以下是一个使用 DirectoryInfo 获取文件夹信息的示例：

DirectoryInfo directoryInfo = new DirectoryInfo(@"c:\temp");
Console.WriteLine("目录: " + directoryInfo.Name);
Console.WriteLine("目录创建时间: " + directoryInfo.CreationTime);

这些类不仅使我们能够读取文件和目录的元数据，还能进行文件系统的维护和管理。

3.1.2 文件流类：FileStream

FileStream 是用于执行文件读写操作的一个核心类。它支持同步和异步操作，并提供对文件随机访问的能力。它是所有文件输入/输出的基础，许多高级文件操作类，如 StreamReader 、 StreamWriter 和 BinaryReader / BinaryWriter 都使用 FileStream 作为它们的底层实现。

例如，使用 FileStream 创建一个新文件并写入一些文本数据：

using (FileStream fs = new FileStream(@"c:\test.txt", FileMode.Create))
{
    string hello = "Hello World!";
    byte[] info = System.Text.Encoding.Default.GetBytes(hello);
    fs.Write(info, 0, info.Length);
}

FileStream 不仅仅用于处理文本文件，它还广泛应用于处理二进制文件和其他数据流。

3.1.3 目录操作类：Directory

Directory 类提供了许多用于管理文件系统的静态方法。它允许我们创建、删除、移动、复制目录以及列出目录内容等。此类是处理文件和目录的基础类之一。

以下是如何使用 Directory 类创建一个新目录的示例：

// 创建一个新目录
Directory.CreateDirectory(@"c:\newdirectory");

如果需要遍历一个目录及其子目录中的所有文件，可以使用递归方法：

void TraverseDirectory(string path)
{
    foreach (string file in Directory.GetFiles(path))
    {
        Console.WriteLine(file);
    }
    foreach (string dir in Directory.GetDirectories(path))
    {
        TraverseDirectory(dir);
    }
}

这一系列操作使得我们能够灵活地处理文件和目录结构，无论是创建新的存储空间还是维护现有的目录结构。

3.2 文件读写操作实战

3.2.1 文本文件的读写操作

文本文件的读写是开发中常见的需求。在.NET中， System.IO 命名空间提供了 StreamWriter 和 StreamReader 类来简化文本文件的读写操作。

StreamWriter 类用于将文本数据写入流中。以下是如何使用 StreamWriter 将文本写入文件：

using (StreamWriter sw = new StreamWriter(@"c:\example.txt"))
{
    sw.WriteLine("第一行");
    sw.WriteLine("第二行");
}

读取文本文件同样简单，使用 StreamReader 类即可轻松完成：

using (StreamReader sr = new StreamReader(@"c:\example.txt"))
{
    string line = sr.ReadLine();
    while (line != null)
    {
        Console.WriteLine(line);
        line = sr.ReadLine();
    }
}

文本文件的读写操作是处理日志、配置文件以及其它文本数据的基础。

3.2.2 二进制文件的读写操作

二进制文件读写与文本文件读写有着本质的不同。在.NET中，我们可以利用 FileStream 类来执行二进制文件的读写操作。

以下是一个将字节数组写入到文件的示例：

byte[] data = { 0x01, 0x02, 0x03, 0x04 };
using (FileStream fs = new FileStream(@"c:\binarydata.bin", FileMode.Create))
{
    fs.Write(data, 0, data.Length);
}

同样的，我们也需要使用 FileStream 来读取二进制文件：

using (FileStream fs = new FileStream(@"c:\binarydata.bin", FileMode.Open))
{
    int length = 4;
    byte[] buffer = new byte[length];
    int bytesRead = fs.Read(buffer, 0, length);
    foreach (byte b in buffer)
    {
        Console.Write(b.ToString() + " ");
    }
}

二进制文件通常用于处理图像、音频、视频等媒体文件或进行数据序列化操作。

3.3 高级文件操作技术

3.3.1 文件监视与异步IO操作

文件监视器是用于监控文件系统更改的工具。在.NET中， FileSystemWatcher 类允许应用程序监视文件系统中的变化，并在发生这些变化时作出响应。这在需要实时反应文件更改的场景中十分有用，例如日志监视器或实时备份工具。

using System.IO;
using System.Threading;

public class FileMonitorExample
{
    public static void Main()
    {
        FileSystemWatcher watcher = new FileSystemWatcher();
        watcher.Path = @"c:\temp";
        watcher.NotifyFilter = NotifyFilters.LastAccess | NotifyFilters.LastWrite;
        watcher.Filter = "*.txt";
        watcher.Changed += new FileSystemEventHandler(OnChanged);
        watcher.EnableRaisingEvents = true;

        // 模拟应用程序运行，直至用户按任意键退出
        Console.WriteLine("Press 'q' to quit the sample.");
        while(Console.ReadKey(true).KeyChar != 'q');
    }

    private static void OnChanged(object source, FileSystemEventArgs e)
    {
        Console.WriteLine("File: " + e.FullPath + " " + e.ChangeType);
    }
}

异步IO操作提供了处理大文件或进行长时间操作时对用户界面的响应性。通过异步读写，应用程序可以在后台线程完成IO操作时，仍然允许用户与应用程序进行交互。使用 FileStream 的异步方法，如 BeginRead 和 BeginWrite ，可以实现异步IO操作。

3.3.2 压缩文件处理

在处理文件时，我们可能会需要压缩或解压缩文件。在.NET框架中，可以使用 System.IO.Compression 命名空间下的 ZipArchive 类来创建和读取ZIP文件。

创建ZIP文件的一个简单示例如下：

using System.IO;
using System.IO.Compression;

public class ZipFileExample
{
    public static void Main()
    {
        string zipPath = @"c:\example.zip";
        using (ZipArchive archive = ZipFile.Open(zipPath, ZipArchiveMode.Create))
        {
            archive.CreateEntryFromFile(@"c:\example.txt", "example.txt");
        }
    }
}

此代码段创建了一个名为 example.zip 的压缩文件，并将 example.txt 文件添加到压缩包中。此类操作有助于节省存储空间或在应用程序中提供文件传输功能。

通过以上的介绍，我们了解了 System.IO 命名空间中一些核心类的使用方法以及如何进行文件的读写操作。这些操作对于开发人员来说是不可或缺的技能，无论是在简单的文件处理还是构建复杂的文件系统交互应用中都十分关键。

4. FileStream流操作应用

4.1 FileStream基础

4.1.1 FileStream的创建与使用

FileStream是.NET Framework提供的一种用来对文件进行读写操作的流。它属于System.IO命名空间，是一个非常核心的类，尤其在处理大文件时显得尤为重要。FileStream允许我们在文件中进行位置定位，这对于随机访问文件的部分内容非常有用。

下面是一个FileStream创建与使用的示例代码：

using System;
using System.IO;

class Program
{
    static void Main()
    {
        string path = "example.bin"; // 指定文件路径
        FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.OpenOrCreate);
        // 写入操作
        string text = "Hello, FileStream!";
        byte[] info = new UTF8Encoding(true).GetBytes(text);
        fs.Write(info, 0, info.Length);
        // 读取操作
        fs.Position = 0; // 将文件指针设置到文件开始的位置
        int length = (int)fs.Length; // 获取文件长度
        byte[] buffer = new byte[length];
        fs.Read(buffer, 0, length);
        string result = new UTF8Encoding(true).GetString(buffer);
        Console.WriteLine(result);
        // 关闭文件流
        fs.Close();
    }
}

在此代码段中，首先使用FileStream的构造函数创建一个FileStream对象。 FileMode.OpenOrCreate 参数指示如果文件不存在，则创建该文件；如果文件存在，则打开该文件。之后，使用 fs.Write 方法写入字符串到文件，而 fs.Read 方法用于从文件中读取数据。注意，在进行读写操作之前，我们使用 fs.Position 来设置文件指针的位置。

4.1.2 文件的读取模式和访问方式

FileStream类提供了多种文件访问模式，其中包括：

• FileAccess.Read ：打开文件用于读取。
• FileAccess.Write ：打开文件用于写入。
• FileAccess.ReadWrite ：打开文件用于读取和写入。

访问方式决定了文件流能否用于读写。如 FileMode 枚举提供了文件的创建和打开方式，比如 FileMode.Append 表示以追加的方式打开文件。

4.2 高级FileStream技术

4.2.1 随机访问文件

FileStream支持随机访问文件，这意味着我们可以在文件中移动位置指针，访问任意位置的数据。这对于像数据库文件这样的数据结构尤其有用，因为可以不必遍历整个文件就能访问特定数据。

using System;
using System.IO;

class RandomFileAccess
{
    static void Main()
    {
        string path = "data.bin";
        int offset = 1024; // 假设我们想访问文件中偏移量为1024的位置
        int length = 512; // 读取长度
        using (FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open, FileAccess.Read))
        {
            fs.Seek(offset, SeekOrigin.Begin); // 移动到文件的指定位置
            byte[] buffer = new byte[length];
            int bytesRead = fs.Read(buffer, 0, length); // 读取数据
            string result = new UTF8Encoding(true).GetString(buffer, 0, bytesRead);
            Console.WriteLine(result);
        }
    }
}

4.2.2 文件流的同步与异步操作

FileStream支持同步和异步读写操作。同步操作会阻塞调用线程，直到读写操作完成，这会降低程序的响应性。异步操作则允许在等待I/O操作完成时，继续执行其他任务，这对于提升应用程序的性能和响应性非常关键。

using System;
using System.IO;
using System.Threading.Tasks;

class AsyncFileStream
{
    static async Task Main()
    {
        string path = "example.bin";
        int length = 1024; // 假设我们想读取1024字节的数据
        using (FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.Read))
        {
            byte[] buffer = new byte[length];
            // 异步读取数据
            await fs.ReadAsync(buffer, 0, length);
            string result = new UTF8Encoding(true).GetString(buffer);
            Console.WriteLine(result);
        }
    }
}

在上述代码示例中，使用了 ReadAsync 方法执行异步读取。该方法不会阻塞主线程，允许用户界面继续响应用户操作，或让后台服务处理其他任务，直到读取操作完成。

4.3 FileStream应用示例

4.3.1 大文件处理策略

处理大文件时，常见的策略是使用缓冲区。这种方法涉及到读取一小部分文件数据到内存中，处理这些数据，然后清除缓冲区，再读取下一部分数据。这样可以减少内存消耗，并能处理超出内存大小限制的文件。

4.3.2 文件流在实际项目中的应用

FileStream在实际项目中有着广泛的应用，无论是进行日志记录、文件备份、还是进行大量数据的导出和导入，都可能会用到FileStream。FileStream为这些操作提供了高效的读写能力。

例如，下面的代码展示了如何使用FileStream来备份大文件：

using System;
using System.IO;

class BackupFiles
{
    static void Main()
    {
        string sourcePath = @"C:\path\to\source\file";
        string backupPath = @"C:\path\to\backup\file";
        using (FileStream sourceStream = new FileStream(sourcePath, FileMode.Open, FileAccess.Read))
        using (FileStream backupStream = new FileStream(backupPath, FileMode.Create, FileAccess.Write))
        {
            int bytesRead;
            byte[] buffer = new byte[1024 * 1024]; // 1MB buffer
            while ((bytesRead = sourceStream.Read(buffer, 0, buffer.Length)) > 0)
            {
                backupStream.Write(buffer, 0, bytesRead);
            }
        }
    }
}

在这个示例中，我们创建了两个FileStream实例，一个用于读取原始文件，另一个用于创建备份文件。通过一个循环逐块读取和写入数据，实现了文件备份的功能。

FileStream类是.NET中的一个关键类，它提供了一种强大的方式来进行文件操作，尤其是在需要精确控制文件读写位置时。通过理解FileStream的创建、使用、以及高级技术，开发者可以编写出更加高效和响应的代码，尤其是在处理大量数据或对性能要求较高的应用场景中。

5. XML文档处理能力

5.1 XML基础知识

5.1.1 XML文档结构与语法规则

XML（可扩展标记语言）是一种用于存储和传输数据的语言，它使用一种标记的方式来表示信息。XML文档结构清晰，易于阅读，并且可以被不同的应用程序以不同的方式处理。

文档结构 ：一个基本的XML文档包括序言（可选），根元素，以及一个或多个子元素，如下所示：

    Content

语法规则 ：
1. 必须有一个根元素，包围所有其他元素。
2. 所有元素都必须被正确关闭。
3. XML标签大小写敏感。
4. 属性值必须用引号包围。
5. 文档必须有且只有一个根元素。
6. XML文件可以包含注释，注释以 结束。

5.1.2 XML在C#中的应用场景

在C#中，XML被广泛用于配置文件、数据交换和数据持久化。例如：

• Web.config ：用于配置ASP.NET应用程序的设置。
• App.config ：用于配置桌面应用程序的设置。
• 数据交换 ：通过SOAP协议在Web服务中传输数据。
• 数据持久化 ：如保存和读取用户设置。

5.2 XML文档操作

5.2.1 使用XmlReader和XmlWriter

XmlReader 和 XmlWriter 是.NET中用于处理XML数据的两个主要类。 XmlReader 用于快速只读访问XML数据，而 XmlWriter 用于创建XML文档。

使用 XmlReader ：

XmlReader reader = XmlReader.Create("example.xml");
while (reader.Read())
{
    if (reader.IsStartElement())
    {
        Console.Write("<{0}>", reader.Name);
    }
    else if (reader.IsEndElement())
    {
        Console.Write("", reader.Name);
    }
    else
    {
        Console.Write(reader.Value);
    }
}
reader.Close();

使用 XmlWriter ：

XmlWriterSettings settings = new XmlWriterSettings();
settings.Indent = true;

using (XmlWriter writer = XmlWriter.Create("output.xml", settings))
{
    writer.WriteStartDocument();
    writer.WriteStartElement("root");
    writer.WriteStartElement("child");
    writer.WriteString("Hello, XML!");
    writer.WriteEndElement();
    writer.WriteEndElement();
    writer.WriteEndDocument();
}

5.2.2 LINQ to XML的使用

LINQ to XML 是一个功能强大的XML处理库，它允许开发者使用LINQ查询语言来查询和操作XML文档。

XDocument doc = XDocument.Load("example.xml");
var elements = from el in doc.Descendants("element")
               select el.Value;

foreach (var item in elements)
{
    Console.WriteLine(item);
}

5.3 XML数据绑定与解析

5.3.1 数据绑定技术

数据绑定是将XML文档中的数据映射到.NET对象的过程，反之亦然。数据绑定可以通过手动编写代码或使用工具如 XmlSerializer 来实现。

public class Person
{
    public string FirstName { get; set; }
    public string LastName { get; set; }
}

XmlSerializer serializer = new XmlSerializer(typeof(Person));
using (StreamReader reader = new StreamReader("person.xml"))
{
    Person person = (Person)serializer.Deserialize(reader);
    Console.WriteLine($"{person.FirstName} {person.LastName}");
}

5.3.2 XML文档的验证与转换

验证XML文档可以确保它符合特定的XML Schema（XSD）。转换XML文档可以通过XSLT（可扩展样式表语言转换）实现，XSLT是一种用于转换XML文档的语言。

XmlReader schemaReader = XmlReader.Create("person.xsd");
XmlSchema schema = XmlSchema.Read(schemaReader, null);

XmlReaderSettings settings = new XmlReaderSettings();
settings.Schemas.Add(schema);
settings.ValidationType = ValidationType.Schema;

XmlReader reader = XmlReader.Create("person.xml", settings);

try
{
    while (reader.Read()) { }
}
catch (XmlSchemaException ex)
{
    Console.WriteLine(ex.Message);
}

在上面的代码示例中，我们首先读取XSD文件定义的XML模式，然后设置 XmlReaderSettings 以使用该模式验证XML文档。如果XML文档符合模式，则不会抛出异常；否则，将抛出 XmlSchemaException 异常，并输出异常信息。

XML文档转换示例：

XslCompiledTransform transform = new XslCompiledTransform();
transform.Load("transform.xslt");

using (XmlReader reader = XmlReader.Create("source.xml"))
using (XmlWriter writer = XmlWriter.Create("output.xml"))
{
    transform.Transform(reader, writer);
}

在这里，我们使用 XslCompiledTransform 类来加载和执行XSLT转换。 source.xml 文件被转换并写入到 output.xml 中。

以上是关于XML文档处理的各个方面，从基础知识到具体的编程实现，再到数据绑定和验证转换技术，这些都为C#开发者在处理XML数据时提供了强有力的工具。

6. 文件操作扩展功能

6.1 文件加密与安全

随着数据安全的重要性日益增加，文件加密已经成为保护敏感信息的必备手段。在本节中，我们将探讨文件加密的常用算法，并通过C#语言实现文件加密的基本方法。

常用的加密算法概述

在文件加密领域，存在多种加密算法，它们各有特点和应用场景：

• 对称加密算法：如AES（高级加密标准），它使用相同的密钥进行数据的加密和解密。
• 非对称加密算法：如RSA，它使用一对密钥，一个公开，一个私有。
• 哈希算法：如SHA-256，用于生成数据的唯一“指纹”，不可逆且不能解密。

C#中的文件加密实现

C#中可以利用.NET Framework或.NET Core提供的加密库来实现文件加密。以下是一个简单的使用AES加密算法加密文件的示例代码：

using System;
using System.IO;
using System.Security.Cryptography;

public class FileEncryptionExample
{
    public static void EncryptFile(string inputFilePath, string outputFilePath, string keyString)
    {
        using (FileStream fsEncrypt = new FileStream(outputFilePath, FileMode.Create))
        {
            RijndaelManaged AES = new RijndaelManaged();
            AES.KeySize = 256;
            AES.BlockSize = 128;
            AES.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(keyString);
            AES.IV = new byte[AES.BlockSize / 8];

            using (var encryptor = AES.CreateEncryptor(AES.Key, AES.IV))
            {
                using (var csEncrypt = new CryptoStream(fsEncrypt, encryptor, CryptoStreamMode.Write))
                {
                    using (var swEncrypt = new StreamWriter(csEncrypt))
                    {
                        using (var fsSource = new FileStream(inputFilePath, FileMode.Open))
                        {
                            int data;
                            while ((data = fsSource.ReadByte()) != -1)
                            {
                                swEncrypt.Write((char)data);
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
}

上述代码中，首先创建了 RijndaelManaged 对象进行AES加密，并设置了密钥和初始化向量（IV）。然后创建了一个 CryptoStream 对象，通过加密器将数据写入输出流。

6.2 文件系统的监控与管理

在文件操作中，对文件系统的监控和管理也是不可忽视的部分。这涉及到对文件系统事件的监听，以及对文件系统的维护与优化。

文件系统事件的监听

C#中的 FileSystemWatcher 类可用于监控文件系统的变化，例如文件的创建、删除、修改等事件：

using System.IO;

public class FileSystemWatcherExample
{
    public static void MonitorFileSystem(string path)
    {
        using (var watcher = new FileSystemWatcher(path))
        {
            watcher.NotifyFilter = NotifyFilters.LastAccess
                             | NotifyFilters.LastWrite
                             | NotifyFilters.FileName
                             | NotifyFilters.DirectoryName;

            watcher.Filter = "*.txt";
            watcher.Changed += OnChanged;
            watcher.Created += OnChanged;
            watcher.Deleted += OnChanged;
            watcher.Renamed += OnRenamed;

            watcher.EnableRaisingEvents = true;

            // Keep the console window open
            Console.WriteLine("Press 'q' to quit the sample.");
            while (Console.Read() != 'q') ;
        }
    }

    private static void OnChanged(object source, FileSystemEventArgs e)
    {
        // Specify what is done when a file is changed, created, or deleted.
        Console.WriteLine($"File: {e.FullPath} {e.ChangeType}");
    }

    private static void OnRenamed(object source, RenamedEventArgs e)
    {
        // Specify what is done when a file is renamed.
        Console.WriteLine($"File: {e.FullPath} renamed to {e.Name}");
    }
}

文件系统的维护与优化

维护和优化文件系统包括清理临时文件、调整文件存储结构、优化文件访问速度等。通过编写脚本定期清理不需要的文件，或者使用程序逻辑来重新组织文件目录，可以显著提升文件系统的性能。

6.3 异常处理与调试技巧

在进行文件操作时，难免会遇到各种异常情况。本节将讨论文件操作中的常见异常以及如何进行有效的调试。

文件操作中的常见异常

在文件操作中，可能会遇到以下几种常见的异常：

• FileNotFoundException ：请求的文件未找到。
• IOException ：发生输入/输出错误，如磁盘已满或文件正被使用。
• UnauthorizedAccessException ：没有权限访问指定的文件。
• DirectoryNotFoundException ：请求的目录未找到。

文件操作错误的调试方法

调试文件操作错误时，需要注意以下几点：

• 使用try-catch块来捕获并处理可能发生的异常。
• 仔细阅读异常信息，了解错误的原因。
• 使用日志记录文件操作的重要事件和错误，以便于跟踪和分析。
• 利用调试工具的断点功能，逐步跟踪程序执行路径，检查变量值。

例如，下面是一个使用try-catch块处理文件操作异常的示例：

try
{
    // 文件操作的代码
}
catch (FileNotFoundException ex)
{
    // 处理文件未找到的异常
    Console.WriteLine("Error: " + ex.Message);
}
catch (IOException ex)
{
    // 处理输入/输出异常
    Console.WriteLine("Error: " + ex.Message);
}
catch (UnauthorizedAccessException ex)
{
    // 处理无访问权限异常
    Console.WriteLine("Error: " + ex.Message);
}
catch (Exception ex)
{
    // 处理其他未预料的异常
    Console.WriteLine("Unexpected error: " + ex.Message);
}

本章节通过深入分析文件操作的扩展功能，提供了文件加密、系统监控、异常处理及调试等多个实用技巧，旨在帮助读者在实际开发过程中更高效、安全地进行文件处理。

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简介：C#是一种广泛应用于Windows和跨平台开发的编程语言，它在.NET框架中包含强大的文件和XML操作能力。本文深入探讨了C#中的文件读写技术，包括使用System.IO命名空间中的File类进行文本和二进制文件处理，FileStream类的流操作，以及XML文档的解析、创建和修改方法。同时，文章也介绍了文件操作的扩展功能和在进行文件操作时应考虑的异常处理。通过理论学习和实践操作，读者可以有效提升文件操作和XML处理的技能水平。

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