本章介绍输入/输出机制、文件系统相关任务以及相关模块（如 IO、File 和 Path）。IO 系统提供了一个很好的机会来阐明 Elixir 和 Erlang VM 的一些思维模式和新奇思想。

输入输出模块

输入输出模块是 Elixir 中读写标准输入/输出 (:stdio)、标准错误 (:stderr)、文件和其他输入输出设备的主要机制。该模块的使用非常简单：

默认情况下，输入输出模块中的函数从标准输入读取并写入标准输出。我们可以通过传递 :stderr 作为参数（以便写入标准错误设备）来更改此设置：

文件模块

文件模块包含允许我们将文件作为输入输出设备打开的函数。默认情况下，文件以二进制模式打开，这要求开发人员使用输入输出模块中的特定 IO.binread/2 和 IO.binwrite/2 函数：

潜在数据丢失警告
以下代码打开一个文件进行写入。如果给定路径上有现有文件，则将删除其内容。

可以使用 :append 选项而不是 :write 打开文件以保留其内容。您还可以传递 :utf8 选项，该选项告诉 File 模块将从文件读取的字节解释为 UTF-8 编码的字节。

除了用于打开、读取和写入文件的函数外，File 模块还有许多用于文件系统的函数。这些函数以它们的 UNIX 等效函数命名。例如，File.rm/1 可用于删除文件，File.mkdir/1 可用于创建目录，File.mkdir_p/1 可用于创建目录及其所有父链。甚至还有 File.cp_r/2 和 File.rm_rf/1 分别用于递归复制和删除文件和目录（即，也复制和删除目录的内容）。

您还会注意到 File 模块中的函数有两种变体：一种是“常规”变体，另一种是带有尾随感叹号 (!) 的变体。例如，当我们读取上面示例中的“hello”文件时，我们使用 File.read/1。或者，我们可以使用 File.read!/1：

请注意，带有 ! 的版本返回文件的内容而不是元组，如果出现任何问题，该函数会引发错误。

没有 ! 的版本当您想使用模式匹配处理不同的结果时，是首选：

但是，如果您希望文件在那里，则感叹号变体更有用，因为它会引发有意义的错误消息。避免写：

因为，如果发生错误，File.read/1 将返回 {:error,reason}，并且模式匹配将失败。您仍将获得所需的结果（引发错误），但消息将与不匹配的模式有关（因此对于错误的具体含义却一无所知）。

因此，如果您不想处理错误结果，请优先使用以感叹号结尾的函数，例如 File.read!/1。

路径模块

文件模块中的大多数函数都要求将路径作为参数。最常见的是，这些路径将是常规二进制文件。路径模块提供了处理此类路径的功能：

最好使用路径模块中的函数，而不是直接操作字符串，因为路径模块可以透明地处理不同的操作系统。最后，请记住，在 Windows 上执行文件操作时，Elixir 会自动将斜杠 (/) 转换为反斜杠 (\)。

至此，我们介绍了 Elixir 提供的用于处理输入输出和与文件系统交互的主要模块。在下一节中，我们将深入了解一下，并了解输入输出系统如何在 VM 中实现。

进程

您可能已经注意到 File.open/2 返回一个类似 {:ok, pid} 的元组：

发生这种情况是因为输入输出模块实际上与进程一起工作（请参阅上一章）。假设文件是​​一个进程，当您写入已关闭的文件时，实际上是在向已终止的进程发送一条消息：

让我们更详细地了解当您请求 IO.write(pid, binary) 时会发生什么。输入输出模块向 pid 标识的进程发送一条消息，其中包含所需的操作。一个小的临时进程可以帮助我们看到它：

在 IO.write/2 之后，我们可以看到打印出来的输入输出模块发送的请求（一个四元素元组）。不久之后，我们看到它失败了，因为输入输出模块期望某种结果，而我们没有提供。

通过使用进程对输入输出设备进行建模，Erlang VM 甚至允许我们跨节点读取和写入文件。太棒了！

iodata 和 chardata

在上面的所有示例中，我们在写入文件时都使用了二进制文件。但是，Elixir 中的大多数 IO 函数也接受“iodata”或“chardata”。

使用“iodata”和“chardata”的主要原因之一是性能。例如，假设您需要在应用程序中向某人打招呼：

由于 Elixir 中的字符串是不可变的，与大多数数据结构一样，上面的示例会将字符串“Mary”复制到新的“Hello Mary!”字符串中。虽然这对于上面的短字符串来说不太可能，但对于大字符串来说，复制可能非常昂贵！因此，Elixir 中的 IO 函数允许您传递字符串列表：

在上面的示例中，没有复制。相反，我们创建一个包含原始名称的列表。我们将此类列表称为“iodata”或“chardata”，我们很快就会了解它们之间的确切区别。

这些列表非常有用，因为它实际上可以在几种情况下简化字符串的处理。例如，假设您有一个值列表，例如 [“apple”、“banana”、“lemon”]，您希望用逗号分隔这些值写入磁盘。您如何实现这一点？

一种方式是使用 Enum.join/2 并将值转换为字符串：

以上通过将每个值复制到新字符串中来返回一个新字符串。但是，有了本节中的知识，我们知道我们可以将字符串列表传递给 IO/File 函数。因此我们可以这样做：

"iodata" 和 "chardata" 不仅包含字符串，还可能包含任意嵌套的字符串列表：

"iodata" 和 "chardata" 也可能包含整数。例如，我们可以使用 ? 作为分隔符来打印以逗号分隔的值列表，该分隔符表示逗号 (44)：

"iodata" 和 "chardata" 之间的区别正是所述整数所代表的内容。对于 iodata，整数表示字节。对于 chardata，整数表示 Unicode 码位。对于 ASCII 字符，字节表示与码位表示相同，因此它适合这两种分类。但是，默认 IO 设备与 chardata 一起工作，这意味着我们可以这样做：

总体而言，列表中的整数可能表示一堆字节或一堆字符，使用哪一个取决于 IO 设备的编码。如果文件未经过编码打开，则文件应处于原始模式，并且必须使用 IO 模块中以 bin* 开头的函数。这些函数需要 iodata 作为参数，其中列表中的整数表示字节。

另一方面，默认 IO 设备 (:stdio) 和使用 :utf8 编码打开的文件与 IO 模块中的其余函数一起工作。这些函数需要 chardata 作为参数，其中整数表示码位。

虽然这是一个微妙的差异，但如果您打算将包含整数的列表传递给这些函数，则只需担心这些细节。如果您传递二进制文件或二进制文件列表，则不会出现歧义。

最后，还有最后一个构造称为 charlist，我们在前面的章节中讨论过。Charlist 是 chardata 的一个特例，其中所有值都是表示 Unicode 码位的整数。它们可以用 ~c 符号创建：

字符列表主要出现在与 Erlang 交互时，因为一些 Erlang API 使用字符列表作为字符串的表示。因此，任何包含可打印 ASCII 码位的列表都将打印为字符列表：

我们在这个小部分中塞进了很多内容，让我们来整理一下：

1.iodata 和 chardata 是二进制和整数的列表。这些二进制和整数可以任意嵌套在列表中。它们的目标是在使用 IO 设备和文件时提供灵活性和性能；

2.iodata 和 chardata 之间的选择取决于 IO 设备的编码。如果文件在没有编码的情况下打开，则文件需要 iodata，并且必须使用以 bin* 开头的 IO 模块中的函数。默认 IO 设备 (:stdio) 和使用 :utf8 编码打开的文件需要 chardata，并与 IO 模块中的其余函数配合使用；

3.charlists 是 chardata 的一个特例，它专门使用整数 Unicode 代码点列表。它们可以使用 ~c 符号创建。如果列表中的所有整数都代表可打印的 ASCII 代码点，则使用 ~c 符号自动打印整数列表。

这结束了我们对 IO 设备和 IO 相关功能的介绍。我们了解了三个 Elixir 模块 - IO、File 和 Path - 以及 VM 如何使用进程来实现底层 IO 机制以及如何使用 chardata 和 iodata 进行 IO 操作。