文件操作
数据流
在cpp中，流（stream）是一个抽象概念，用于描述如何从一个位置到又一个位置传输数据。流主要用于I/O操作。
数据流包括两大类：1. 输入流 (istream)：数据从某个源流入程序, 2. 输出流(ostream)：数据从程序流向某个目的地。
根据操作对象不同分为文件流、字符串流、控制台流。
控制台流
控制台流(<iostream>)主要用于标准输入输出操作的一部分。这些流提供了一个接口，用于与用于进行交互，即从键盘读取和向屏幕输出，无论程序在那种操作系统或平台上运行。
iostream：同时包括istream和osteam，是一种多继承的关系，在程序应用中可以只包含头文件<iostream>。
常见对象有：cin（标准输入），cout（标准输出），cerr（用于显示错误信息）。
<<和>>运算符，是ostream类使用友元函数的方式对各种基本数据类型重载了<<操作符，使我们能够方便地将数据输出到流中。
文件流
文件流主要包括输入文件流 <ifstream>、输出文件流 <ofstream>和输入输出文件流 <fstream>，这些类都定义在<fstream>头文件中。
与标准输入输出流 如cin和cout不同，文件流需要指定具体的文件来操作。因此，我们需要创建一个流对象并为其指定一个文件名和其他相关属性。
ofstream类的默认构造函数原形为：
cpp
ofstream::ofstream(const char *filename, int mode = ios::out, int pmode = filebuf::openprot);其中filmname表示指定要打开的文件名。
mode是一个标志位，用于指定如何打开文件。默认值是ios::out，意味着文件以输出模式打开
pmode是一个与平台相关的权限参数，指定了文件的权限。
| 类型 | 解释 |
|---|---|
ios::app |
输出追加模式。当写入文件时，数据会被追加到文件的末尾，而不是覆盖文件的内容。 |
ios::ate |
初始位置在文件的末尾，但你可以移动到文件中的任何位置进行读写操作。 |
ios::binary |
文件以二进制模式打开。不使用这个模式时，默认为文本模式。 |
ios::in |
文件以输入模式打开（通常与 ifstream 一起使用）。 |
ios::out |
文件以输出模式打开（默认值）。 |
ios::trunc |
如果文件已存在，其内容将被截断或删除。 |
ios:nocreate |
不建立文件，所以文件不存在时打开失败 |
ios:.noreplace |
不覆盖文件，打开文件时如果文件存在失败 |
打开文件属性值
| 类型 | 解释 |
|---|---|
| 0 | 普通文件，打开访问 |
| 1 | 只读文件 |
| 2 | 隐含文件 |
| 4 | 系统文件 |
"或"或者"+"把以上属性连接起来，如3或1|2就是以只读和隐含属性打开文件。 文件使用完后可以使用close成员函数关闭文件。
ios::app，当你用这种模式打开文件时，先检查文件的状态。例如，你可以使用 file.is_open() 来确定文件是否成功打开，以及使用 file.fail() 来检查是否有任何I/O错误。这有助于确保文件操作的安全和有效。
字符串流
字符串流定义在<sstream>头文件中，主要有以下三种类型的字符串流：
istringstream: 输入字符串流，允许从一个std::string对象中读取。ostringstream: 输出字符串流，允许写入到一个std::string对象。stringstream: 同时支持读写操作的字符串流。
文件处理
C++的文件处理也可以看作为一个对象，使用文件流的类，使用头文件<fstream>，处理的时候有文本文件 和二进制文件之分，主要的区别就是存储的形式。
文件处理可以概括成如下几个过程：
- 包含头文件
- 创建文件流对象
- 打开文件
- 文件读写
- 关闭文件
打开文件
打开文件的核心：打开文件涉及到通知操作系统你希望访问文件的特定部分（例如读、写或两者兼而有之），并且通常会得到一个文件句柄或文件描述符，该描述符后续可用于读写操作。
下面是open()函数的标准语法，open()是ifstream、ofstream和fstream类的成员函数，用于打开文件。
cpp
void open(const char *filename, ios::openmode mode = ios::in | ios::out);open() 成员函数的第一参数指定要打开的文件的名称和位置，第二个参数定义文件被打开的模式。
以上的不同模式标志，可以组合使用为文件指定复杂的打开行为。
例如：
- 写入模式与截断模式
cpp
ofstream outf;
outf.open("file.txt", ios::out | ios::trunc);ios::trunc ：当与ios::out一起使用时，这个标志表示如果文件已经存在，则其内容应被截断或清空。如果不指定这个标志并且文件已存在，写入操作通常会覆盖文件的现有内容，从文件的开头开始。
- 读写模式
cpp
fstream file;
file.open("file.txt", ios::out | ios::in);结合ios::in和ios::out，意味着你可以对文件进行读写操作。当使用这种模式打开文件时，现有的文件内容不会被自动截断或清空。你可以在文件中任意地移动，进行读和写操作。
文件的写入与输出
写入文件
在cpp中，可以使用流插入运算符(<<)将数据写入文件，类似于将信息输出到控制台的方式。
对比控制台输出和文件输出：
cpp
std::cout << "Hello, World!";这是cout代表标准输出的ostream类实例。
cpp
std::ofstream outFile("filename.txt");
outFile << "Hello, File!";outFile 是 ofstream 类的实例。 ofstream 代表"输出文件流"，允许将数据写入文件。
读取文件
从文件读取涉及流提取运算符 ( >> )，类似于从键盘获取输入。唯一不同的是，在这里使用的是 ifstream 或 fstream 对象，而不是 cin 对象。
关闭文件
在cpp程序终止时，他会自动关闭并且刷新所有流，释放所有分配的内存，并关闭所有打开的文件，但显示关闭文件是一个好习惯。
使用完文件后关闭文件的原因如下
- To make sure that all buffered data gets written.确保所有缓冲数据都被写入。
- To release the resources associated with the file.释放与该文件关联的资源。
- To prevent any potential data corruption.防止任何潜在的数据损坏。
下面是close()函数的标准语法，close() 函数是 fstream、ifstream 和ofstream 对象的一个成员。
void close()
文件写入简单示例：
cpp
#include<iostream>
#include<fstream>
using namespace std;
int main(){
// 创建流对象
ofstream outf;
// 打开文件
outf.open("file.txt", ios:: app);
// 写入数据
outf << "Hello World" << endl;
// 关闭文件
outf.close();
return 0;
}文件读取的简单示例：
CPP
#include<iostream>
#include<fstream> //文件流的头文件
using namespace std;
int main()
{
char a;
ifstream infile; //定义ifstream类(输入文件流类)对象outfile
infile.open("file.txt");//打开文件 使文件流与c++.txt文件建立关联
while (!infile.eof())
{
infile.get(a); //依次获取文件中每个字符 并输出
cout << a;
}
infile.close(); //关闭文件 使文件流与c++.txt文件断开关联
}这种方法效率低，不建议使用。
第二种方法：
cpp
char buf[1024] = {0};
while (ifs >> buf) {
cout << buf << endl;
}第三种：
cpp
char buf[1024] = {0};
while (ifs.getline(buf, sizeof(buf))) {
cout << buf << endl;
}第四种：
cpp
string buf;
while (getline(ifs, buf)) {
cout << buf << endl;
}
ifs.close();二进制文件读写
二进制写文件主要利用流对象调用成员函数write()，这个函数直接从内存中的某个位置（由buffer指针指定）写入指定的字节数（len）到文件中。
函数原型：ostream& write(const char*buffer,int len);
cpp
#include<iostream>
#include<fstream> //文件流的头文件
using namespace std;
class Student {
public:
Student() {}
Student(string name,int age) :name(name), age(age) {}
protected:
string name;
int age;
};
int main() {
ofstream bof;
Student s1("张三", 100);
bof.open("student.txt", ios::out|ios::binary);
bof.write((const char*) & s1, sizeof(Student));
bof.close();
return 0;
}读取文件用read 函数从文件中读取指定的字节数并将其放入指定的内存位置。
cpp
ifstream bif;
bif.open("student.txt", ios::in | ios::binary);
if (!bif.is_open()) {
cout << "文件打开失败" << endl;
return 0;
}
Student s2;
bif.read((char*)&s2, sizeof(Student));
cout << s2.name << " " << s2.age << endl;
bif.close();fstream文件操作
打开文件和关闭文件
打开文件fstream可以在生命流对象时传入文件名打开文件，也可以使用open()函数打开文件。
文件打开后必须关闭，fstream提供了close()函数关闭文件。
打开文件
使用构造函数声明对象时打开文件：
fstream ioFile("data.txt", ios::in | ios::out);
使用open()函数打开文件：
cpp
fstream file;
file.open("example.txt", ios::in | ios::out);如果只传文件名，系统会自动根据文件类型选择默认的打开方式。
ios::in：读取模式ios::out：写入模式ios::app：追加模式。数据会被写入文件的末尾而不是覆盖已有内容。ios::trunc：如果文件存在，则先删除文件的内容，然后再打开它。ios::binary：以二进制模式打开文件。
模式和属性可以单独使用，也可以混合使用。在混合使用时，需要使用逻辑连接符或|链接。
ios::out会默认清空文件，即ios::out|ios::trunc打开文件的同时清空文件。如果不想清空文件，那么设置读写模式为ios::out|ios::app，以这种模式打开文件后，是以追加内容的方式写入文件。
fstream提供了多种读写操作，包括：
<<和>>：这些操作符用于向文件写入数据和从文件读取数据。read()和write()：这些函数用于处理二进制文件。put()和get()：这些函数分别用于写入和读取单个字符。getline()：这个函数用于从文件中读取一行文本。
示例：
读取文本文件：
cpp
ifstream file("example.txt");
string line;
while(getline(file, line)) {
cout << line << endl;
}
file.close();读取二进制文件：
cpp
ifstream file("binaryExample.bin", ios::binary);
int number;
file.read((char*)&number, sizeof(number));
file.close();- 文本文件 ：这些文件主要包含文本，如
.txt。你通常会使用逐行读取/写入的方式来处理它们。 - 二进制文件：这些文件包含二进制数据，如图像、音频或编译后的程序。当处理这些文件时，你会使用块读写的方式，这意味着你可能会一次读取/写入多个字节。
完整示例：
cpp
#include <iostream>
#include <fstream> // 1. 包含头文件
#include <string>
using namespace std;
int main() {
string str;
fstream iofile; // 2. 创建对象
// 3. 打开文件并清空内容
iofile.open("file.txt", ios::out | ios::in | ios::trunc);
// 4. 写入数据
iofile << "这里是写入内容测试" << endl;
iofile << "this is test" << endl;
iofile.close(); // 5. 关闭文件
cout << "写入完毕" << endl;
// 重新打开文件进行读取
iofile.open("file.txt", ios::out | ios::in);
while (getline(iofile, str)) // 循环读取
{
cout << str << endl;
}
iofile.close();
cout << "读取完毕" << endl;
return 0;
}二进制数据读写文件：
cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
int main() {
int numbers[] = {10, 20, 30, 40, 50};
fstream iofile;
// 1. 打开文件以进行二进制写入
iofile.open("binaryfile.bin", ios::out | ios::binary | ios::trunc);
iofile.write((char*) &numbers, sizeof(numbers));
iofile.close();
cout << "数据已写入二进制文件" << endl;
int readNumbers[5] = {0};
// 2. 打开文件以进行二进制读取
iofile.open("binaryfile.bin", ios::in | ios::binary);
iofile.read((char*) &readNumbers, sizeof(readNumbers));
iofile.close();
cout << "从二进制文件读取的数据：" << endl;
for(int i = 0; i < 5; i++) {
cout << readNumbers[i] << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}文件定义与大小
当你在处理文件时，经常需要控制文件的读写位置或查询其大小。C++提供了一组非常强大的工具来实现这一目的，下面将详细介绍这些功能及其用法。
文件定位：seekg() 和 seekp()
seekg() 和 seekp() 分别用于设置输入和输出流的位置。
seekg()：设置输入流的位置（对应读操作）。seekp()：设置输出流的位置（对应写操作）。
这些函数需要两个参数：
- offset：这是从给定起点移动的字节量。它可以是正数（向前移动）或负数（向后移动）。
- origin ：这定义了从哪里开始计算偏移。常用的起点有：
- ios::beg：从文件开始处。
- ios::cur：从文件的当前位置。
- ios::end：从文件的末尾。
示例：
cpp
fstream file("example.txt", ios::in | ios::out);
// 将读指针从文件开始处向后移动2个字节
file.seekg(2, ios::beg);
// 将写指针从当前位置向后移动2个字节
file.seekp(2, ios::cur);2. 获取文件大小：tellg() 和 tellp()
这两个函数返回当前的读或写位置，通常表示为从文件开始到当前位置的字节数。
- tellg()：获取输入流的当前位置。
- tellp()：获取输出流的当前位置。
如果你想知道整个文件的大小，一个常见的方法是将读指针移动到文件的末尾，然后使用 tellg()。
示例：
cpp
fstream file("example.txt", ios::in | ios::out);
// 将读指针移动到文件末尾
file.seekg(0, ios::end);
// 获取当前位置，即文件大小
streampos size = file.tellg();
cout << "文件大小是: " << size << " 字节" << endl;注意：
- 在操作完成后，可能需要将文件指针重新定位到适当的位置，以便进行后续的读/写操作。
- 尝试读取超出文件大小的位置可能会导致未定义的行为，通常是读取失败。