Ruby 文件的输入与输出（长文讲解）

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前言

在编程的世界中，文件的输入与输出（I/O）如同桥梁，连接着程序与外部数据。无论是读取配置文件、处理用户上传的文本，还是生成日志记录，Ruby 文件的输入与输出都是开发者必须掌握的核心技能。本文将从基础语法到高级技巧，结合实际案例，帮助初学者逐步构建对 Ruby 文件操作的系统性理解，并为中级开发者提供优化与调试的实用方法。

基础操作：打开、读取与写入

1. 文件的打开与关闭

在 Ruby 中，文件操作的核心是 File 类。通过 File.open 方法，可以像打开一本书一样“访问”文件。其基本语法如下：

file = File.open("example.txt", "r") # "r" 表示读取模式  
file.close # 关闭文件，释放资源  

这里，"r" 是文件模式（mode），决定了操作权限。若文件不存在且尝试写入，会抛出错误。

比喻：可以把文件句柄（如 file 变量）想象成图书馆的借书证——借书时需要明确用途（模式），用完后必须归还（关闭），否则其他读者无法借阅。

2. 读取文件内容

全文读取

使用 read 方法一次性读取文件内容：

file = File.open("data.txt", "r")  
content = file.read  
puts content # 输出整个文件内容  
file.close  

行读取

逐行读取更适合处理大型文件，避免内存溢出：

File.foreach("data.txt") do |line|  
  puts line.strip # 去除行末换行符  
end  

foreach 方法自动管理文件的打开与关闭，简化了代码。

3. 写入文件内容

写入文件需指定模式为 "w"（覆盖写入）或 "a"（追加写入）：

File.open("log.txt", "w") do |file|  
  file.write("程序启动时间：#{Time.now}\n")  
end  

File.open("log.txt", "a") do |file|  
  file.puts("操作完成！") # puts 自动添加换行符  
end  

注意："w" 模式会清空原有内容，而 "a" 会保留现有内容并追加新数据。

进阶技巧：文件模式与异常处理

1. 文件模式详解

Ruby 的文件模式决定了操作行为，常见模式包括：

案例：若需读取并修改文件，可使用 "r+"：

File.open("scores.txt", "r+") do |file|  
  file.write("新数据\n")  
  file.rewind # 将指针移至开头  
  puts file.read  
end  

2. 异常处理：确保程序稳定性

文件操作可能因权限、路径错误或磁盘空间不足而失败。通过 rescue 块捕获异常：

begin  
  File.open("不存在的文件.txt", "r") do |file|  
    puts file.read  
  end  
rescue Errno::ENOENT => e  
  puts "文件不存在：#{e.message}"  
rescue => e  
  puts "其他错误：#{e.message}"  
end  

3. 块与非块模式的对比

Ruby 推荐使用 块模式（File.open { ... }），因为它会自动关闭文件，避免资源泄漏：

File.open("data.txt", "r") do |file|  
  puts file.read  
end # 文件自动关闭  

file = File.open("data.txt", "r")  
begin  
  puts file.read  
ensure  
  file.close unless file.closed?  
end  

高级用法：路径操作与二进制文件

1. 文件路径的处理

Ruby 提供了 File 类的静态方法，简化路径操作：

puts File.dirname(__FILE__) # 当前文件所在目录  
puts File.basename("/path/to/file.txt") # 输出 "file.txt"  
puts File.exist?("output.log") ? "存在" : "不存在"  

Dir.mkdir("logs") unless Dir.exist?("logs")  

File.rename("old.txt", "new.txt")  

2. 二进制文件操作

处理图片、视频等二进制文件时，需指定模式为 "rb"（读取）或 "wb"（写入）：

File.open("image.jpg", "rb") do |input|  
  File.open("copy.jpg", "wb") do |output|  
    output.write(input.read)  
  end  
end  

3. 文件指针控制

通过 tell 和 seek 方法，可以定位文件中的特定位置：

File.open("data.txt", "r+") do |file|  
  file.write("Hello") # 写入开头  
  file.seek(6, IO::SEEK_SET) # 移动到第6字节  
  file.write("World")  
  puts file.read # 输出修改后的内容  
end  

最佳实践：性能与安全

1. 避免资源泄漏

永远使用块模式或 ensure 语句确保文件关闭：

file = File.open("data.txt", "r")  
begin  
  # 处理逻辑  
ensure  
  file.close unless file.nil? || file.closed?  
end  

2. 处理大文件的优化

逐行读取或分块读取可减少内存占用：

File.open("large_file.txt", "r") do |file|  
  while chunk = file.read(1024) # 每次读取1KB  
    process(chunk)  
  end  
end  

3. 安全编码

避免直接拼接用户输入到路径中，使用 File.expand_path 或 Pathname 类：

require "pathname"  
safe_path = Pathname.new(user_input).cleanpath  
if safe_path.absolute?  
  puts "路径安全：#{safe_path}"  
else  
  puts "路径异常，拒绝访问！"  
end  

结论

Ruby 文件的输入与输出是编程中的基础但至关重要的技能。从简单的读写操作到复杂的异常处理、路径管理，开发者需要平衡代码的简洁性与健壮性。通过本文的案例与技巧，读者可以逐步掌握如何高效、安全地操作文件，从而在实际项目中处理日志记录、数据持久化等任务。

进一步探索时，可尝试结合 Ruby 的 CSV 模块处理表格数据，或使用 Tempfile 类管理临时文件。实践是提升的关键——尝试编写一个文本分析工具或日志归档脚本，让理论真正落地！

（全文约 1800 字）