進階系列（4）—— C#文件與流

時間 2019-11-13

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1、驅動器

在Windows操做系統中，存儲介質統稱爲驅動器，硬盤因爲能夠劃分爲多個區域，每個區域稱爲一個驅動器。.NET Framew ork提供DriveInfo類和 DriveType枚舉型，以方便在程序中直接使用驅動器。DriveInfo類的經常使用字段成員有DriveFormat(文件系統格式，如NTFS或FAT32)、DriveType(驅動器類型)、Name（驅動器名）、TotalSize(總空間)、TotalFreeSpace(得到驅動器可用空間)。經常使用的方法成員有GetDrives(得到可用驅動器列表)。windows

DriveType枚舉型的枚舉值有CDRom(光驅)、Fixed(硬盤)、Network(網絡驅動器)和Removeable(軟盤或U盤)等。例如，如下代碼能夠輸出每個硬盤驅動器的剩餘空間信息。數組

DriveInfo[] drivers = DriveInfo.GetDrives();
foreach(DriveInfo driver in drivers)
{
    if(driver.DriveType == DriveType.Fixed && driver.DriveFormat == "NTFS")
    {
        Console.WriteLine("在{0}驅動器上還有{1}字節的剩餘空間。", driver.Name, driver.AvailableFreeSpace);
    }
}
Console.ReadLine();

2、目錄

爲了方便檢索文件，須要在驅動器中先建立目錄，而後把文件保存到這個目錄中。在Windows操做系統中，目錄又稱文件夾。每一個驅動器都有一個根目錄，使用」\」表示，如」C:\」表示C驅動器的根目錄。建立在根目錄中的目錄稱爲一級子目錄。在一級子目錄中建立的目錄稱爲二級子目錄，依此類推。文件系統的目錄結構是一種樹形結構。緩存

.NET Framework提供了Directory類和DirectoryInfo類，以方便在程序中直接操做目錄。網絡

Directory類的經常使用方法成員有CreateDirectory(建立新目錄)、Delete(刪除目錄)、Exists(判斷目錄是否存在)、Move(移動目錄)、GetFiles(得到目錄的文件列表)、GetDirectories(得到子目錄列表)等。數據結構

DirectoryInfo類的經常使用字段成員有Name(提取目錄名)、Exists（判斷目錄是否存在）、Parent(父目錄)、Root(根目錄)、MoveTo(移動目錄)、GetFiles(得到目錄的文件列表)、GetDirectories(得到子目錄列表)等。例如，如下代碼分別展示了Directory類和DirectoryInfo類的基本方法。異步

Directory.CreateDirectory(@"d:\C#程序設計");
if(Directory.Exists(@"d:\C#程序設計"))
{
    Console.WriteLine("建立成功");
}
Directory.Delete(@"d:\C#程序設計");
if (!Directory.Exists(@"d:\C#程序設計"))
{
    Console.WriteLine("刪除成功");
}

DirectoryInfo dir = new DirectoryInfo(@"d:\C#程序設計");
if (!dir.Exists)
{
    dir.Create();
}
else
{
    Console.WriteLine("該目錄已經存在");
}

3、文件

.NET Framework提供了File類和FileInfo類，以方便在程序中直接操做文件。File和FileInfo類位於System.IO命名空間，均可以用來實現建立、複製、移動、打開文件等操做。File類和FileInfo類與Directory類和DirectoryInfo類的工做方式類似。File類是一個靜態類，可直接調用其方法成員。FileInfo類不是靜態類，須要先建立實例。ide

（一）、文件類File函數

File類的經常使用方法ui

常用方法編碼	介紹
Open()	打開文件
Create()	建立文件
Copy()	複製文件
Delete()	刪除文件
Exists()	判斷文件是否存在
Move()	移動文件
Replace()	替換文件
AppendAllText()	新建文件並添加文本
ReadAllText()	打開並讀取文本內容

下面經過一個示例演示File類的用法。

(1) 建立一個名爲FileCreate的控制檯應用程序項目

(2) 修改Program.cs文件中的Main方法的內容以下：

 //設置所要建立文件的絕對路徑
string path = @"d:\test.txt";
//以路徑爲參數建立文件
File.Create(path);

代碼中變量path給出類文件的路徑，利用File類的Create方法建立類該文件。查看D盤根目錄，會有一個新的test.txt的文檔出現。

（二）、文件信息類 FileInfo

文件信息類FileInfo與File類不一樣，它雖然也提供類建立、複製、刪除、移動和打開文件的方法，而且幫助建立FileStream對象，可是它提供的僅僅是實例方法。

FileInfo類經常使用字段

經常使用字段	介紹
Name	提取文件名
Directory	所屬目錄
Exists	是否存在（繼承自父類FileSystemInfo）
Extension	文件擴展名
Length	文件長度
IsReadOnly	是否爲只讀

FileInfo類經常使用方法

經常使用方法	介紹
Open()	打開文件
Create()	建立文件
CopyTo()	複製到新文件
Delete()	刪除文件
MoveTo()	移動文件
Replace()	替換文件
EnCrypt()	加密文件
Decrypt()	解密文件

所以要使用FileInfo類，必須先實例化一個FileInfo對象。FileInfo類的經常使用方法與File類基本相同。

與文件類File和文件夾類Directory相比，文件信息類FileInfo和文件夾信息類DirectoryInfo具備其大部分功能。

* File類和Directory類適合對不一樣的對象進行單一的處理。此種特殊狀況下，靜態方法的調用速度比較快，不用進行實例化。

* FileInfo類和DirectoryInfo類適合用於對同一文件或文件夾進行多種操做的狀況。此種狀況下，實例化後的對象不須要每次都尋找文件，能夠直接對該文件進行操做。

（三）、路徑

每一個驅動器包含一個或多個目錄，而每一個目錄又能夠包含一個或多個子目錄，目錄的結構爲樹形結構。一個文件只能保存在樹形結構的某個特定的目錄中，文件所在位置爲路徑。要檢索文件時，必須首先肯定文件的路徑。路徑由驅動器盤符、目錄名、文件名、文件擴展名和分隔符組成，有兩種種表示方法：一種是從驅動器的根目錄開始書寫，如C:\Windows\System32\notepad.exe，這種路徑稱爲絕對路徑；另外一種是從當前目錄位置開始書寫，如System32\notepad.exe（假設當前目錄爲C:\Windows），這種路徑稱爲相對路徑。

在C#中，使用文件和目錄路徑時要十分謹慎。C#將反斜槓」\」字符視做轉義符，所以當路徑表示爲字符串時，要使用兩個反斜槓表示，例如：

「C:\\Windows\\System32\\notepad.exe」

另外，C#容許在字符串前添加」@」標誌，以提示編譯器不要把」\」字符視做轉義符，而視做普通字符，例如：

@」C:\Windows\System32\notepad.exe」

.NET Framework提供了Path類，以幫助在程序中管理文件和目錄路徑，Path類位於System.IO命名空間，是一個靜態類，能夠用來操做路徑的每個字段，如驅動器盤符、目錄名、文件名、文件擴展名和分隔符等。Path類的經常使用字段成員有PathSeperator（路徑分隔符，如」;」）、DirectorySeparatorChar（目錄分隔符，如」\」）、VolumeSeparator（卷分隔符，如」:」）、AltDirectorySeparator（替換目錄分隔符，如」/」），經常使用的方法成員有GetDirectoryName（取目錄名）、GetFileName（取文件名）、GetExtension（取文件擴展名）、GetFullPath（取完整路徑）、GetTempPath（取操做系統的臨時文件路徑）等，例如，如下代碼表示提取並顯示路徑中的目錄名和文件名。

string path = @"c:\windows\System32\notepad.exe";
Console.WriteLine(Path.GetDirectoryName(path));
Console.WriteLine(Path.GetFileName(path));

其中，目錄名爲」C:\Windows\System32」，文件名爲」notepad.exe」。

4、文件流概述

在.NET Framework中，文件和流是有區別的。文件是存儲在磁盤上的數據集，它具備名稱和相應的路徑。當打開一個文件並對其進行讀/寫時，該文件就稱爲流（stream）。可是，流不只僅是指打開的磁盤文件，還能夠是網絡數據。.Net Framework容許在內存中建立流。此外，在控制檯應用程序中，鍵盤輸入和文本顯示都是流。流包括如下基本操做：

* 讀取（read）：把數據從流傳輸到某種數據結構中，如輸出到字符數組中。

* 寫入（write）：把數據從某種數據結構傳輸到流中，如把字節數組中的數據傳輸到流中。

* 定位（seek）：在流中查找或從新定位當前位置。

（一）、操做流的類

1. Stream類

Stream類是全部流的抽象基類。Stream類的主要屬性有CanRead（是否支持讀取）、CanSeek（是否支持查找）、CanTimeout（是否能夠超時）、CanWrite（是否支持寫入）、Length（流的長度）、Position（獲取或設置當前流中的位置）、ReadTimeout（獲取或設置讀取操做的超時時間）、WriteTimeout（獲取或設置寫操做的超時時間），主要方法有BeginRead（開始異步讀操做），BeginWrite（開始異步寫操做）、Close（關閉當前流）、EndRead（結束異步讀操做）、EndWrite（結束異步寫操做）、Flush（清除流的全部緩衝區並把緩衝數據寫入基礎設備）、Read（讀取字節序列）、ReadByte（讀取一個字節）、Seek（設置查找位置）、Write（寫入字節序列）、WriteByte（寫入一個字節）。

2. FileStream、MemoryStream和BufferedStream類

文件流類FileStream以流的形式讀、寫、打開、關閉文件。另外，它還能夠用來操做諸如：管道、標準輸入/輸出等其餘與文件相關的操做系統句柄。

內存流MemoryStream類用來在內存中建立流，以暫時保持數據，所以有了它就無須在硬盤上建立臨時文件。它將數據封裝爲無符號的字節序列，能夠直接進行讀、寫、查找操做。

緩衝流BufferedStream類表示把流先添加到緩衝區，再進行數據的讀/寫操做。緩衝區是存儲區中用來緩存數據的字節塊。使用緩衝區能夠減小訪問數據時對操做系統的調用次數，加強系統的讀/寫功能。

注意，FileStream類也有緩衝功能，在建立FileStream類的實例時，只須要指定緩衝區的大小便可。

3. StreamReader和StreamWriter類

流讀取器StreamReader類用來以一種特定的編碼（如：UTF-8）從字節流中讀取字符，流寫入器StreamWriter類用來以一種特定的編碼（如：UTF-8）向流中寫入字符。StreamReader和StreamWriter類通常用來操做文本文件。

4. BinaryReader和BinaryWriter類

BinaryReader類用特定的編碼將基元數據類型讀做二進制。BinaryWriter類以二進制形式將基元類型寫入流，並支持用特定的編碼寫入字符串。

5. 文件流類 FileStream

文件流類FileStream公開了以文件爲主的Stream，既支持同步讀/寫操做，也支持異步讀/寫操做，FileStream類的特色是操做字節和字節數組。這種方式不適合操做用字符數據構成的文本文件，適合處理非文本文件。FileStream類提供了對文件的低級而複雜的操做，所以可以實現更多高級的功能。

下面演示FileStreamWriter類的基本用法：

//要寫入文件的字符數組
char[] m_cDataWrite = new char[100];
//包含要寫入該流的數據的緩衝區
byte[] m_bDataWrite = new byte[100];           
           
try
{
    //建立d:\file.txt的FileStream對象
    FileStream m_FileStream = new FileStream(@"d:\file.txt", FileMode.OpenOrCreate);
    //將要寫入的字符串轉換成字符數組
    m_cDataWrite = "test filestream".ToCharArray();
 
    //經過UTF-8編碼方法將字符數組轉成字節數組
    Encoder m_Enc = Encoding.UTF8.GetEncoder();
    m_Enc.GetBytes(m_cDataWrite, 0, m_cDataWrite.Length, m_bDataWrite, 0, true);
 
    //設置流當前位置爲文件開始位置
    m_FileStream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
    //將字節數組中的內容寫入文件
    m_FileStream.Write(m_bDataWrite, 0, m_bDataWrite.Length);
    if (m_FileStream != null)
    {
        //清除此流的緩衝區，使得全部緩衝的數據都寫入到文件中
        m_FileStream.Flush();
        m_FileStream.Close();
    }
}
catch (Exception ex)
{
    Console.WriteLine("There is an IOException");
    Console.WriteLine(ex.Message);
}
Console.WriteLine("Write to File Succeed!");

代碼中首先給出了文件夾的路徑，利用Write方法向文件中寫入部分字符串。

下面演示FileStreamReader類的基本用法：

//要寫入文件的字符數組
char[] m_cDataWrite = new char[100];
//包含要寫入該流的數據的緩衝區
byte[] m_bDataWrite = new byte[100];
 
try
{
    //建立d:\file.txt的FileStream對象
    FileStream m_FileStream = new FileStream(@"d:\file.txt", FileMode.Open);
 
    //設置流當前位置爲文件開始位置
    m_FileStream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
    //將文件的內容存到字節數組中（緩存）
    m_FileStream.Read(m_bDataWrite, 0, 100);               
}
catch (Exception ex)
{
    Console.WriteLine("There is an IOException");
    Console.WriteLine(ex.Message);
}
 
//經過UTF-8編碼方法將字符數組轉換成字符數組
Decoder m_Dec = Encoding.UTF8.GetDecoder();
m_Dec.GetChars(m_bDataWrite, 0, m_bDataWrite.Length, m_cDataWrite, 0);
Console.WriteLine("Read from file Succeed!");
Console.WriteLine(m_cDataWrite);

代碼中首先給出了文件夾的路徑，利用Read方法從文件中讀取了部分字符串。

6. StreamWriter和StreamReader類

應用FileStream類須要許多額外的數據類型轉換操做，十分影響效率。StreamWriter類容許直接將字符和字符串寫入文件。下面演示其用法：

try
{
    //保留文件現有數據，以追加寫入的方式打開d:\file.txt文件
    StreamWriter m_SW = new StreamWriter(@"d:\file.txt", true);
    //向文件寫入新字符串，並關閉StreamWriter
    m_SW.WriteLine("Another File Operation Method");
    m_SW.Close();               
}
catch (Exception ex)
{
    Console.WriteLine("There is an IOException");
    Console.WriteLine(ex.Message);
         }
  StreamWriter類提供了另外一種從文件中讀取數據的方法，下面演示其用法：
try
{
    //以絕對路徑方式構造新的StreamReader對象
    StreamReader m_SR = new StreamReader(@"d:\file.txt");
 
    //用ReadToEnd方法將d:\file.txt中的數據所有讀入到字符串m_Data中，並關閉StreamReader
    string m_Data = m_SR.ReadToEnd();
    m_SR.Close();
    Console.WriteLine(m_Data);
}
catch (Exception ex)
{
    Console.WriteLine("There is an IOException");
    Console.WriteLine(ex.Message);
}

7. BinaryReader和BinaryWriter類

BinaryWriter類是除了FileStream和StreamWriter類以外另外一種向文件寫入數據的方式，與以前兩種方式不一樣，BinaryWriter類將基礎數據（如：字符串）以二進制形式寫入文件流中，並支持用特定的編碼寫入。下面演示其用法：

FileStream m_FS = new FileStream(@"d:\data.dat", FileMode.Create);
//經過文件流建立相應的BinaryWriter
BinaryWriter m_BW = new BinaryWriter(m_FS);
for(int i = 0; i < 11; i++)
{
    //向d:\data.dat中寫入數據
    m_BW.Write((int)i);
}
 
m_BW.Close();
m_FS.Close();

代碼中首先給出了文件夾的路徑，利用BinaryWriter類的Write方法向文件中寫入部分二進制字符。該文件是以二進制存儲的，所以用記事本打開時，將沒法觀察到正確的字符，必須使用支持二進制的文本閱讀器。

BinaryReader類是和BinaryWriter類相對應的二進制數據讀取類。它用特定的編碼將基元數據類型（如：字符串類型）讀做二進制值。

FileStream m_FS = new FileStream(@"d:\data.dat", FileMode.Open, FileAccess.Read);
//經過文件流建立相應的BinaryReader
BinaryReader m_BR = new BinaryReader(m_FS);
//從d:\data.dat中讀取數據
for(int i = 0; i < 11; i++)
{
    Console.WriteLine(m_BR.ReadInt32());
}
 
m_BR.Close();
m_FS.Close();
 
Console.ReadLine();

代碼中首先給出了文件夾的路徑。利用BinaryReader類的ReadInt32方法從文件中讀取了全部的二進制字符，並將其讀爲整數，便於輸出。

5、綜合應用

（一）、建立日誌文件

日誌文件的做用是記錄程序運行事件。一般使用文本文件保存數據。日誌文件須要程序自動建立，並在指定的事件發生時，使用特定的格式把事件的相關數據記錄到日誌文件中。

一、技術要點

* 建立FileStream類實例時，可以經過該類構造函數的參數，指定打開文件的方式和讀/寫訪問的方式。經過指定打開方式，實現日誌文件的自動建立。

* 使用StreamWriter類實例寫入文件時，由於部分數據可能因爲系統緩慢而未能及時寫入，因此在全部的寫入操做完成後，須要調用Flush方法將緩衝區的文件內容更新到日誌文件中。

* 使用StreamWriter類實例寫入文件時，寫入的方式與Console相似，可使用WriteLine向文件中寫入一行文本數據。

2 、實現代碼

const string _FILENAME = @"..\..\logfile.txt";
static void Main()
{
    //從指定的目錄以打開或者建立的形式讀取日誌文件
    using (FileStream fs = new FileStream(_FILENAME, FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.Write))
    {
        //建立日誌文件的寫入流
        StreamWriter sw = new StreamWriter(fs);
        //向日志文件寫入日誌信息
        Log("日誌文件建立成功", sw);
        //關閉日誌文件寫入流
        sw.Close();
        Console.WriteLine("日誌文件已建立");
    }
 
    //讀取並顯示日誌文件
    using (StreamReader sr = new StreamReader(_FILENAME, Encoding.UTF8))
    {
        string strContent = sr.ReadToEnd();
        sr.Close();
        Console.WriteLine(strContent);
    }
 
    Console.ReadLine();
}
 
static void Log(String message, TextWriter tw)
{
    tw.Write("Log Entry:");
    tw.WriteLine("{0} {1}", DateTime.Now.ToLongTimeString(), DateTime.Now.ToLongDateString());
    tw.WriteLine(" :");
    tw.WriteLine(" :{0}", message);
            tw.WriteLine("----------------------------------");
            //將緩衝區中的內容更新到日誌文件中
   tw.Flush();
}

三、源程序解讀

(1)程序引用了System.IO命名空間，在程序頭部應添加對該命名空間的引用。

(2)程序中定義了表示文件路徑的常量_FILENAME

(3)在建立FileStream類實例時，使用FileMode.OpenOrCreate模式，即文件不存在時就建立，存在時就打開已存在的文件。

（二）、對日誌文件的讀/寫操做

日誌文件的讀/寫和文本文件的讀/寫方法基本相同，日誌文件除了使用StreamReader類和StreamWriter類的實例進行讀/寫外，還有一些記錄事件的要求。例如，在寫入數據時使用追加的方式、控制日誌文件的大小等。

一、技術要點

* 使用FileInfo類實例獲取日誌文件的大小，實現當日志文件的大小超出指定範圍時清空日誌數據的功能。並使用該類實例的OpenWrite方法，建立FileStream類實例進行寫入文件的操做，實現日誌文件的自動建立功能。

* 使用StreamWriter類中定義的Seek方法，將寫入位置移動到文件末尾，實現將數據以追加方式寫入日誌文件的功能。

* 使用StreamReader類中定義的Peek方法，判斷讀取器是否已經讀到日誌文件的末尾。

二、實現代碼

//表示日誌文件路徑及文件名稱的字符串
const string FILENAME = @"..\..\logfile.txt";
static void Main(string[] args)
{
    //寫入日誌信息
    WriteLogFile(FILENAME, "日誌信息一");
    //讀取日誌文件
    Console.WriteLine(ReadLogFile(FILENAME));
    Console.ReadLine();
}
 
static string ReadLogFile(string FileNameWithPath)
{
    //從指定的目錄以打開或建立的形式讀取日誌文件
    FileStream fs = new FileStream(FileNameWithPath, FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.Read);
    //定義輸出字符串
    StringBuilder output = new StringBuilder();
    //初始化該字符串的長度爲0
    output.Length = 0;
    //爲上面建立的文件流建立讀取數據流
    StreamReader read = new StreamReader(fs);
    //設置當前流的起始位置爲文件流的起始點
    read.BaseStream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
    //讀取文件
    while(read.Peek() > -1)
    {
        //取文件的一行內容並換行
        output.Append(read.ReadLine() + "\n");
    }
    //關閉釋放讀數據流
    read.Close();
    //返回讀到的日誌文件內容
    return output.ToString();
}
 
static void WriteLogFile(string FileNameWithPath, string Message)
{
    //定義文件信息對象
    FileInfo finfo = new FileInfo(FileNameWithPath);
    //判斷文件是否存在以及是否大於2K
    if(finfo.Exists && finfo.Length > 2048)
    {
        //刪除該文件
        finfo.Delete();
    }
    //建立只寫文件流
    using(FileStream fs = finfo.OpenWrite())
    {
        //根據上面建立的文件流建立寫數據流
        StreamWriter w = new StreamWriter(fs);
        //設置寫數據流的起始位置爲文件流的末尾
        w.BaseStream.Seek(0, SeekOrigin.End);
        //寫入"Log Entry:"
        w.Write("Log Entry:");
        //寫入系統的當前時間並換行
        w.Write("{0} {1} \r\n", DateTime.Now.ToLongTimeString(), DateTime.Now.ToLongDateString());
        //寫入日誌內容並換行
        w.Write(Message + "\r\n");
        //寫入-------------------------並換行
        w.Write("----------------------\r\n");
        //清空緩衝區內容，並把緩衝區內容寫入基礎流
        w.Flush();
        w.Close();
    }

運行結果以下：

Log Entry:14:26:09 2017年5月1日

日誌信息一

3 、源程序解讀

(1)本示例程序使用寫日誌文件的WriteLogFile方法向文件中寫入一條信息數據，再經過讀取日誌文件的ReadLogFile方法將日誌文件的數據顯示出來。本示例程序的流程圖以下所示：圖1 對日誌文件讀/寫操做示例程序流程圖

(2)在寫入日誌文件的WriteLogFile方法中，首先打開並判斷日誌文件的大小是否超出了指定的尺寸。若是超出了指定的尺寸，就先將日誌文件刪除。而後經過FileInfo類實例的OpenWrite方法建立只寫文件流，向該流中寫入日誌數據。

(3)在讀取日誌文件的ReadLogFile方法中，首先建立一個StringBuilder類的實例，用來獲取日誌文件中的文本數據。接着使用StreamReader類定義的BaseStream屬性中的Seek方法，將讀取器位置定位在流的開始位置，而後循環讀取日誌文件中的文本數據，並追加到StringBuilder類實例中，讀取過程當中，經過StreamReader類中定義的Peek方法判斷是否讀到文件末尾。

（三）、複製文件

靜態File類中提供了許多操做文件的方法，使用Copy方法複製文件是比較常見的一種操做，調用Copy方法時，可使用overwrite參數指定是否覆蓋文件。

一、技術要點

* 使用靜態類File的Exists方法判斷文件是否存在。

* 使用靜態類File的Copy方法實現複製文件的功能，當文件存在時，經過指定override參數覆蓋原有文件。

* 複製文件是系統操做，爲了保證程序的穩定性，在複製文件的過程當中須要捕獲並處理異常。

二、實現代碼

//源文件路徑及文件名
const string SOURCEFILENAME = @"..\..\myfile.txt";
//目標文件路徑及文件名
const string DESTINATIONFILENAME = @"..\..\result.txt";
static void Main(string[] args)
{
    try
    {
        //判斷源文件是否存在
        if(!File.Exists(SOURCEFILENAME))
        {
            Console.WriteLine("找不到源文件");
        }
        else if (File.Exists(DESTINATIONFILENAME))
        {
            Console.Write("目標文件已經存在，是否覆蓋？(Y/N)");
            if(Console.ReadKey(false).Key == ConsoleKey.Y)
            {
                //覆蓋文件
                File.Copy(SOURCEFILENAME, DESTINATIONFILENAME, true);
                Console.WriteLine("複製文件完成");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("取消複製文件");
            }
        }
        else
        {
            //直接複製
            File.Copy(SOURCEFILENAME, DESTINATIONFILENAME);
            Console.WriteLine("複製文件完成");
        }
    }
    catch (Exception)
    {
        Console.WriteLine("複製文件失敗");
    }
    Console.ReadLine();
}