Go36-44,45-文件操作（os.File）
通過os包，可以擁有操控計算機操作系統的能力。這個代碼包提供的都是平臺不相關的API。無論是Linux、macOS、Windows、FreeBSD、OpenBSD、Plan9，os包都可以提供統一的使用接口。這樣就可以用同樣的方法來操縱不同的操作系統，並得到相似的結果。
os包中的API主要可以幫助我們使用操作系統中的文件系統、權限系統、環境變量、系統進程以及系統信號。其中，文件系統的API最豐富。不但可以用來創建和刪除文件以及目錄，還可以獲取到各種信息、修改內容、修改訪問權限。等等。這裏，最常用的數據類型就是：os.File。
os.File類型介紹
從字面上看，os.File類型代表了操作系統中的文件，但是實際上，它代表的遠不止於此。比如對於類Unix的操作系統，包括Linux、macOS、FreeBSD等，其中的一切都可以被看作是文件。
實現的io接口
os.File類型擁有的都是指針方法，它的指針實現了很多io包中的接口。
對於io包中最核心的3個簡單接口io.Reader、io.Writer和io.Closer，*os.File類型都實現了它們。另外還順便實現了io包中的9個擴展接口中的7個。沒有實現簡單接口io.ByteReader和io.RuneReader，所以也沒有實現上面這兩個的擴展接口io.ByteScannser和io.RuneScanner。
使用反射檢查接口的實現
下面的示例枚舉了io包中的所有接口，檢查*os.File是否實現了該接口：
package main import ( "bytes" "fmt" "io" "os" "reflect" ) // ioTypes 代表了io代碼包中的所有接口的反射類型。 var ioTypes = []reflect.Type{ reflect.TypeOf((*io.Reader)(nil)).Elem(), reflect.TypeOf((*io.Writer)(nil)).Elem(), reflect.TypeOf((*io.Closer)(nil)).Elem(), reflect.TypeOf((*io.ByteReader)(nil)).Elem(), reflect.TypeOf((*io.RuneReader)(nil)).Elem(), reflect.TypeOf((*io.ReaderAt)(nil)).Elem(), reflect.TypeOf((*io.Seeker)(nil)).Elem(), reflect.TypeOf((*io.WriterTo)(nil)).Elem(), reflect.TypeOf((*io.ByteWriter)(nil)).Elem(), reflect.TypeOf((*io.WriterAt)(nil)).Elem(), reflect.TypeOf((*io.ReaderFrom)(nil)).Elem(), reflect.TypeOf((*io.ByteScanner)(nil)).Elem(), reflect.TypeOf((*io.RuneScanner)(nil)).Elem(), reflect.TypeOf((*io.ReadSeeker)(nil)).Elem(), reflect.TypeOf((*io.ReadCloser)(nil)).Elem(), reflect.TypeOf((*io.WriteCloser)(nil)).Elem(), reflect.TypeOf((*io.WriteSeeker)(nil)).Elem(), reflect.TypeOf((*io.ReadWriter)(nil)).Elem(), reflect.TypeOf((*io.ReadWriteSeeker)(nil)).Elem(), reflect.TypeOf((*io.ReadWriteCloser)(nil)).Elem(), } func main() { var file os.File fileType := reflect.TypeOf(&file) var buf bytes.Buffer // 存放沒有實現的那些接口信息，最後統一打印出來 fmt.Fprintf(&buf, "Type %T not implements:\n", &file) fmt.Printf("Type %T implements:\n", &file) for _, t := range ioTypes { if fileType.Implements(t) { fmt.Println(t.String()) } else { fmt.Fprintln(&buf, t.String()) } } fmt.Println() fmt.Println(buf.String()) }
一般要檢查接口是否實現了，不需要用到反射這麽高級的用法。
操作文件
要操作文件，首先要獲取一個os.File類型的指針值，簡稱File值。在os包中，有如下幾個函數：
- Create
- NewFile
- Open
- OpenFile
os.Create函數
用於根據給定的路徑創建一個新的文件。它會返回一個File值和一個錯誤值。可以在該函數返回的File值之上，對相應的文件進行讀操作和寫操作。使用這個函數創建的文件，對操作系統中的所有用戶來說都是可以讀和寫的。
註意，如果給定的路徑已經存在一個文件了，那麽該函數會先清空現有文件中的內容，然後再把該文件的File值返回。就是覆蓋原有文件創建一個新的空文件。另外，如果有錯誤，會通過第二個參數返回錯誤值。比如，如果路徑不存在，那麽會返回一個*os.PathErro類型的錯誤值。
下面的示例，嘗試當在前目錄下創建一個文件。還會把當前目錄的名稱截掉最後一個字符，這應該會是一個不存在的目錄，同樣嘗試創建一個文件，然後會返回一個預期的錯誤：
package main
import (
"fmt"
"os"
"path/filepath"
)
func main() {
tempPath := os.TempDir()
fmt.Println("系統的臨時文件夾:", tempPath)
fileName := "test.txt"
var paths []string
dir, _ := os.Getwd()
dirPath := filepath.Join(dir, fileName) // 在當前文件夾下創建一個文件
paths = append(paths, dirPath)
notExistsPath := filepath.Join(dir[:len(dir)-1], fileName) // 這個文件夾路徑應該不存在
paths = append(paths, notExistsPath)
for _, path := range paths {
fmt.Println("創建文件:", path)
_, err := os.Create(path) // 返回的第一個參數是*File，就不要的
if err != nil {
var underlyingErr string
if _, ok := err.(*os.PathError); ok {
underlyingErr = "(path error)"
}
fmt.Fprintf(os.Stderr, "ERROR: %v %s\n", err, underlyingErr)
continue
}
fmt.Println("創建文件成功.")
}
}os.NewFile函數
該函數在被調用的時候需要接受一個代表文件描述符的uintptr類型的值，以及一個用於表示文件名的字符串。如果給定的不是有效的文件描述符，那麽會返回nil。否則，返回相應文件的File值。這裏不要被函數名稱誤導，它的功能不是創建一個新的文件，而是依據一個已經存在的文件的描述符，來新建一個包裝了該文件的File值。比如，可以像這樣拿到一個包裝了標準錯誤輸出的File值：
file := os.NewFile(uintptr(syscall.Stderr), "/dev/stderr")然後，通過這個File值向標準錯誤輸出寫入一些內容，一般的效果就是打印出錯誤信息：
if file != nil {
file.WriteString("Test Stderr.\n")
}如果是一個已存在的文件，可以使用該文件的文件描述符作為函數的第一個參數返回File值。下面文件描述符的內容裏還有一個示例。
os.Open函數
打開一個文件並返回包裝了該文件的File值。該函數只能以只讀模式打開文件。如果調用了File值的任何寫入方法，都會返回錯誤：
package main
import (
"fmt"
"os"
"path/filepath"
)
func main() {
fileName := "test.txt"
dir, _ := os.Getwd()
dirPath := filepath.Join(dir, fileName)
file, err := os.Open(dirPath)
if err != nil {
// 文件可能不存在，先創建一個文件
fmt.Fprintf(os.Stderr, "ERROR: %v\n", err)
return
}
_, err = file.WriteString(" ") // 文件是只讀的，嘗試寫入會返回錯誤
var underlyingErr string
if _, ok := err.(*os.PathError); ok {
underlyingErr = "(path error)"
}
fmt.Fprintf(os.Stderr, "ERROR: %v %s\n", err, underlyingErr)
}文件描述符
實際上，上面說的只讀模式，正是應用在File值所持有的文件描述符之上的。
文件描述符，是由通常很小的非負整數代表的。它一般會由I/O相關的系統調用返回，並作為某個文件的一個表示存在。
從操作系統的層面看，針對任何文件的I/O操作都需要用到這個文件描述符。只不過，Go語言中的一些數據類型，為我們隱匿掉了這個描述符。實際上，在調用os.Create函數、os.Open函數以及之後會提到的os.OpenFile函數時，都會執行同一個系統調用，並且在成功之後會得到這樣一個文件描述符。這個文件描述符將會被存儲在返回的File值中。os.File類型有一個Fd的指針方法，返回一個uintptr類型的值。這個值就代表了當前的File值所持有的那個文件描述符。
不過在os包中，只有NewFile函數需要用到它。所以，如果操作的只是常規的文件或目錄，也無需特別在意。
文件描述符相關的示例：
package main
import (
"fmt"
"os"
"path/filepath"
)
func main() {
fileName := "test.txt"
dir, _ := os.Getwd()
dirPath := filepath.Join(dir, fileName)
file1, err := os.Open(dirPath)
if err != nil {
// 文件可能不存在，先創建一個文件
fmt.Fprintf(os.Stderr, "ERROR: %v\n", err)
return
}
file2, _ := os.Open(dirPath) // 雖然打開的是同一個文件，但卻是不同的文件描述符
file3 := os.NewFile(file1.Fd(), dirPath) // 可以通過文件描述符，獲取File值
fmt.Println(file1.Fd(), file2.Fd(), file3.Fd())
}通過Fd方法獲取到的文件描述符可以通過os.NewFile函數返回File值。
os.OpenFile函數
這個函數其實是os.Create函數和os.Open函數的底層支持，它最靈活。這個函數有3個參數：
func OpenFile(name string, flag int, perm FileMode) (*File, error) {
testlog.Open(name)
return openFileNolog(name, flag, perm)
}name參數，是文件的路徑。
flag參數，是需要施加在文件描述符上的模式，叫操作模式，Open函數是只讀的就是因為在Open函數裏調用OpenFile的時候指定了該參數：
func Open(name string) (*File, error) {
return OpenFile(name, O_RDONLY, 0)
}perm參數，也是模式，叫權限模式。類型是os.FileMode，此類型是一個基於uint32類型的再定義類型：
type FileMode uint32這裏的兩個模式：
- flag ： 操作模式，限定了操作文件方式
- perm ： 權限模式，控制文件的訪問權限
關於操作模式和訪問權限的更多細節，在後面繼續講。
打開文件並寫入內容的操作示例：
package main
import (
"fmt"
"os"
"path/filepath"
)
func main() {
fileName := "test.txt"
dir, _ := os.Getwd()
dirPath := filepath.Join(dir, fileName)
// O_WRONLY：只寫模式。O_CREATE：文件不存在就創建。O_TRUNC：打開並清空文件
file, err := os.OpenFile(dirPath, os.O_WRONLY|os.O_CREATE|os.O_TRUNC, 0666)
if err != nil {
fmt.Fprintf(os.Stderr, "ERROR: %v\n", err)
return
}
n, err := file.WriteString("寫入操作")
if err != nil {
fmt.Fprintf(os.Stderr, "ERROR: %v\n", err)
} else {
fmt.Println("寫入字節數（bytes）:", n)
}
}操作模式
針對File值的操作模式主要有：
- 只讀模式：os.O_RNONLY
- 只寫模式：os.O_WRONLY
- 讀寫模式：os.O_RDWR
在新建一個文件的時候，必須把這三個模式中的一個設定為此文件的操作模式。
另外，還可以再設置額外的操作模式，選項如下：
- os.O_APPEND ： 寫入時追加到現有內容的後邊
- os.O_CREARE ： 當文件不存在是，創建一個新文件
- os.O_EXCL ： 需要與os.O_CREATE一同使用，表示給定的路徑不能是一個已存在的文件。（就是指定的文件必須不存在，然後創建文件）
- os.O_SYNC ： 在打開的文件之上實施同步I/O。它會保證讀寫的內容總會與硬盤上的數據保持同步
- os.O_TRUNC ： 如果文件已存在，並且是常規文件，就先清空其中的內容。（就是創建文件，如果文件存在則新建並覆蓋）
操作模式的使用
對於以上操作模式的使用，os.Open函數和os.Create函數都是現成的例子：
func Open(name string) (*File, error) {
return OpenFile(name, O_RDONLY, 0)
}
func Create(name string) (*File, error) {
return OpenFile(name, O_RDWR|O_CREATE|O_TRUNC, 0666)
}這裏順便也是下面訪問權限的例子了。
這裏可以看到，多個操作符是通過按位或操作符（|）組合起來的，常用的寫模式的組合還有：
os.O_WRONLY|os.O_CREATE|os.O_EXCL: 文件存在會報錯，不存在才新建os.O_WRONLY|os.O_CREATE|os.O_TRUNC: 無論是否有文件存在，都會得到一個空文件，然後可以寫入新內容os.O_WRONLY|os.O_APPEND: 在文件內容後面追加內容
訪問權限
os.OpenFile函數的第三個參數perm代表的是權限模式，類型是os.FileMode。實際上，os.FIleMode類型能夠代表的，不只權限模式，還可以代表文件模式，也可以稱之為文件種類。
os.FileMode是基於uint32類型的再定義類型，它包含了32個比特位。在這32個比特位中，每個比特位都有其特定的意義：
- 如果最高位上的二進制數是1，那麽該值的文件模式等同於os.ModeDir，這代表是一個目錄。
- 如果第26個比特位是1，那麽該值的文件模式等同於os.ModeNamedPipe，這代表是一個命名管道。
- 最低的9個比特位，這幾位才用於表示文件的權限。這個權限參考Linux的ugo權限。
所有的常量都在源碼裏有說明：
const (
// The single letters are the abbreviations
// used by the String method‘s formatting.
ModeDir FileMode = 1 << (32 - 1 - iota) // d: is a directory
ModeAppend // a: append-only
ModeExclusive // l: exclusive use
ModeTemporary // T: temporary file; Plan 9 only
ModeSymlink // L: symbolic link
ModeDevice // D: device file
ModeNamedPipe // p: named pipe (FIFO)
ModeSocket // S: Unix domain socket
ModeSetuid // u: setuid
ModeSetgid // g: setgid
ModeCharDevice // c: Unix character device, when ModeDevice is set
ModeSticky // t: sticky
ModeIrregular // ?: non-regular file; nothing else is known about this file
// Mask for the type bits. For regular files, none will be set.
ModeType = ModeDir | ModeSymlink | ModeNamedPipe | ModeSocket | ModeDevice | ModeIrregular
ModePerm FileMode = 0777 // Unix permission bits
)可以像操作模式那樣用按位或操作符（|）組合起來。一般也就直接0666或0777就好了。
Go36-44,45-文件操作（os.File）