1. 文件的打开和关闭
- 文件操作的基本概念。
- 打开文件:使用fstream库打开文件以供读写。
- 关闭文件:确保文件在使用完毕后正确关闭。
文件的打开和关闭:C++ 文件操作入门
在C++编程中,文件操作是一项重要的任务,可以读取和写入数据到文件中。这对于数据的永久性存储和检索至关重要。
文件操作的基本概念
在进行文件操作之前,让我们先了解一些基本概念:
-
文件:文件是数据的持久性存储方式。它可以是文本文件(包含文本信息)或二进制文件(包含二进制数据)。
-
文件流:在C++中,文件被视为数据流。流是一个抽象的概念,用于表示数据的顺序传递。文件流分为输入流(用于读取文件)和输出流(用于写入文件)。
打开文件
要打开文件以供读取或写入,我们需要使用C++的fstream库,它提供了fstream、ifstream和ofstream三个类,分别用于文件的读取、写入和同时读写。
以下是打开文件的一般步骤:
-
包含头文件 :首先,您需要包含
<fstream>
头文件以使用文件流类。 -
创建文件流对象:根据需求,创建一个输入流对象(ifstream)、输出流对象(ofstream)或输入/输出流对象(fstream)。
-
打开文件 :使用流对象的
open
方法来打开文件。在打开文件时,需要指定文件的名称和打开模式。例如,要打开一个文本文件以供读取,使用ifstream
并指定打开模式为ios::in
。
cpp
#include <fstream>
int main() {
// 创建输入流对象
std::ifstream inputFile;
// 打开文件以供读取
inputFile.open("example.txt", std::ios::in);
if (!inputFile) {
// 处理文件打开失败的情况
std::cerr << "无法打开文件" << std::endl;
return 1;
}
// 文件已成功打开,可以进行读取操作
// 关闭文件
inputFile.close();
return 0;
}
关闭文件
在文件操作完成后,为了确保文件被正确关闭,我们应该使用流对象的 close
方法关闭文件。这个步骤很重要,因为它确保文件在程序执行后不会被修改或损坏。
cpp
// 关闭文件
inputFile.close();
请注意,如果不关闭文件而直接退出程序,文件可能会被操作系统保持打开状态,这可能导致其他问题。
cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
int main() {
// 创建输出流对象
std::ofstream outputFile;
// 打开文件以供写入,如果文件不存在将创建新文件
outputFile.open("example.txt", std::ios::out);
if (!outputFile) {
// 处理文件打开失败的情况
std::cerr << "无法打开文件" << std::endl;
return 1;
}
// 写入数据到文件
outputFile << "这是一个示例文本文件。" << std::endl;
// 关闭文件
outputFile.close();
return 0;
}
2. 文件读写
- 读取文件:使用ifstream类读取文本文件。
- 写入文件:使用ofstream类将数据写入文本文件。
- 二进制文件:介绍如何读写二进制文件。
读取文件
读取文本文件
要读取文本文件,我们可以使用ifstream类,它是C++标准库中用于输入文件流的类。以下是读取文本文件的基本步骤:
-
包括头文件:首先,您需要包括
<fstream>
头文件以使用文件流类。 -
创建ifstream对象:创建一个ifstream对象,并将文件名作为参数传递给其构造函数。
-
打开文件:使用ifstream对象的
open
方法打开文件。 -
读取数据:使用输入运算符
>>
从文件中读取数据。 -
关闭文件:使用ifstream对象的
close
方法关闭文件。
cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
int main() {
// 创建输入文件流对象
std::ifstream inputFile;
// 打开文本文件以供读取
inputFile.open("example.txt", std::ios::in);
if (!inputFile) {
std::cerr << "无法打开文件" << std::endl;
return 1;
}
// 读取文件中的数据
std::string line;
while (std::getline(inputFile, line)) {
std::cout << line << std::endl;
}
// 关闭文件
inputFile.close();
return 0;
}
写入文件
要写入数据到文本文件,我们可以使用ofstream类,它是C++标准库中用于输出文件流的类。以下是写入文本文件的基本步骤:
-
包括头文件:首先,您需要包括
<fstream>
头文件以使用文件流类。 -
创建ofstream对象:创建一个ofstream对象,并将文件名作为参数传递给其构造函数。
-
打开文件:使用ofstream对象的
open
方法打开文件。 -
写入数据:使用输出运算符
<<
向文件中写入数据。 -
关闭文件:使用ofstream对象的
close
方法关闭文件。
cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
int main() {
// 创建输出文件流对象
std::ofstream outputFile;
// 打开文本文件以供写入,如果文件不存在将创建新文件
outputFile.open("example.txt", std::ios::out);
if (!outputFile) {
std::cerr << "无法打开文件" << std::endl;
return 1;
}
// 写入数据到文件
outputFile << "这是一个示例文本文件。" << std::endl;
// 关闭文件
outputFile.close();
return 0;
}
二进制文件
读写二进制文件,可以使用相同的ifstream和ofstream类,但要注意文件模式。打开二进制文件时,您需要将文件模式设置为std::ios::binary
。
cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
int main() {
// 创建二进制输出文件流对象
std::ofstream binaryOutputFile;
// 打开二进制文件以供写入,如果文件不存在将创建新文件
binaryOutputFile.open("binary_data.bin", std::ios::out | std::ios::binary);
if (!binaryOutputFile) {
std::cerr << "无法打开文件" << std::endl;
return 1;
}
// 写入二进制数据到文件
int data[] = {1, 2, 3, 4, 5};
binaryOutputFile.write(reinterpret_cast<char*>(data), sizeof(data));
// 关闭文件
binaryOutputFile.close();
// 创建二进制输入文件流对象
std::ifstream binaryInputFile;
// 打开二进制文件以供读取
binaryInputFile.open("binary_data.bin", std::ios::in | std::ios::binary);
if (!binaryInputFile) {
std::cerr << "无法打开文件" << std::endl;
return 1;
}
// 读取二进制数据
int readData
[5];
binaryInputFile.read(reinterpret_cast<char*>(readData), sizeof(readData));
// 关闭文件
binaryInputFile.close();
// 输出读取的数据
for (int i = 0; i < 5; ++i) {
std::cout << readData[i] << " ";
}
std::cout << std::endl;
return 0;
}
演示如何将整数数组写入二进制文件,然后再次读取并显示。请注意,使用reinterpret_cast
将整数数组的地址转换为char*
,以便正确读写二进制数据。
3. 文本文件和二进制文件的处理
- 文本文件 vs. 二进制文件:区别和适用场景。
- 读写文本文件:如何逐行读取和写入文本文件。
- 读写二进制文件:如何以二进制方式读写文件。
文本文件 vs. 二进制文件
文本文件通常包含可读的字符数据,如文本文档、配置文件等。它们使用普通的字符编码(如ASCII或UTF-8)来表示文本内容。文本文件易于阅读和编辑,但不适合存储非文本数据,如图像或音频。
二进制文件包含的是原始的二进制数据,没有字符编码。它们通常用于存储非文本数据,如图像、音频、视频、数据库文件等。二进制文件可以存储任何类型的数据,但不易于人类阅读或编辑。
读写文本文件
读取文本文件
cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
int main() {
std::ifstream inputFile("textfile.txt"); // 打开文本文件以供读取
if (!inputFile) {
std::cerr << "无法打开文件" << std::endl;
return 1;
}
std::string line;
while (std::getline(inputFile, line)) { // 逐行读取
std::cout << line << std::endl; // 处理每行数据
}
inputFile.close(); // 关闭文件
return 0;
}
写入文本文件
cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
int main() {
std::ofstream outputFile("output.txt"); // 打开文本文件以供写入
if (!outputFile) {
std::cerr << "无法打开文件" << std::endl;
return 1;
}
outputFile << "写入文本文件的内容" << std::endl; // 写入数据
outputFile.close(); // 关闭文件
return 0;
}
读写二进制文件
读写二进制文件需要更小心,必须确保数据以正确的格式进行存储和读取。
读取二进制文件
cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
int main() {
std::ifstream inputFile("binaryfile.bin", std::ios::binary); // 打开二进制文件以供读取
if (!inputFile) {
std::cerr << "无法打开文件" << std::endl;
return 1;
}
int data;
while (inputFile.read(reinterpret_cast<char*>(&data), sizeof(int))) { // 逐块读取
std::cout << data << " "; // 处理每个数据块
}
inputFile.close(); // 关闭文件
return 0;
}
写入二进制文件
cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
int main() {
std::ofstream outputFile("binaryfile.bin", std::ios::binary); // 打开二进制文件以供写入
if (!outputFile) {
std::cerr << "无法打开文件" << std::endl;
return 1;
}
int data[] = {1, 2, 3, 4, 5};
for (int i = 0; i < 5; ++i) {
outputFile.write(reinterpret_cast<char*>(&data[i]), sizeof(int)); // 写入数据块
}
outputFile.close(); // 关闭文件
return 0;
}
请注意,二进制文件的读写中使用std::ios::binary
标志,以确保以二进制模式打开文件。
4. 示例和练习
示例1:文本文件读取和写入
cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
int main() {
// 示例1: 从input.txt读取文本内容,写入output.txt
std::ifstream inputFile("input.txt");
std::ofstream outputFile("output.txt");
if (!inputFile || !outputFile) {
std::cerr << "无法打开文件" << std::endl;
return 1;
}
std::string line;
while (std::getline(inputFile, line)) {
// 处理文本行
outputFile << line << std::endl;
}
inputFile.close();
outputFile.close();
return 0;
}
示例2:二进制文件读取和写入
cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
int main() {
// 示例2: 读取和写入二进制文件
int data[] = {1, 2, 3, 4, 5};
std::ofstream binaryOutputFile("data.bin", std::ios::binary);
if (!binaryOutputFile) {
std::cerr << "无法打开文件" << std::endl;
return 1;
}
binaryOutputFile.write(reinterpret_cast<char*>(data), sizeof(data));
binaryOutputFile.close();
std::ifstream binaryInputFile("data.bin", std::ios::binary);
if (!binaryInputFile) {
std::cerr << "无法打开文件" << std::endl;
return 1;
}
int readData[5];
binaryInputFile.read(reinterpret_cast<char*>(readData), sizeof(readData));
for (int i = 0; i < 5; ++i) {
std::cout << readData[i] << " ";
}
binaryInputFile.close();
return 0;
}
练习题
问题1:创建一个程序,从用户输入中读取文本,并将其写入名为user_input.txt
的文本文件。
cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
int main() {
std::string userInput;
// 从用户输入读取文本
std::cout << "请输入文本内容:" << std::endl;
std::getline(std::cin, userInput);
// 打开文件以写入内容
std::ofstream outputFile("user_input.txt");
if (!outputFile) {
std::cerr << "无法打开文件" << std::endl;
return 1;
}
// 写入用户输入的文本到文件
outputFile << userInput << std::endl;
// 关闭文件
outputFile.close();
std::cout << "文本已写入 user_input.txt 文件。" << std::endl;
return 0;
}
运行结果:
问题2:创建一个程序,读取名为numbers.txt
的文本文件中的数字,计算它们的总和并显示在屏幕上。
cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
int main() {
// 打开包含数字的文本文件
std::ifstream inputFile("numbers.txt");
if (!inputFile) {
std::cerr << "无法打开文件" << std::endl;
return 1;
}
int number;
int sum = 0;
// 逐行读取数字并计算总和
while (inputFile >> number) {
sum += number;
}
// 关闭文件
inputFile.close();
// 显示总和
std::cout << "数字的总和为: " << sum << std::endl;
return 0;
}
运行结果:
问题3:创建一个程序,使用二进制文件存储学生成绩数据,并编写函数来查找特定学生的分数。
cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
struct Student {
std::string name;
int score;
};
void writeStudentData(const std::string& filename, const Student& student) {
std::ofstream outputFile(filename, std::ios::binary | std::ios::app);
if (!outputFile) {
std::cerr << "无法打开文件" << std::endl;
return;
}
outputFile.write(reinterpret_cast<const char*>(&student), sizeof(Student));
outputFile.close();
}
Student findStudentData(const std::string& filename, const std::string& targetName) {
Student student;
std::ifstream inputFile(filename, std::ios::binary);
if (!inputFile) {
std::cerr << "无法打开文件" << std::endl;
return student;
}
while (inputFile.read(reinterpret_cast<char*>(&student), sizeof(Student))) {
if (student.name == targetName) {
inputFile.close();
return student;
}
}
inputFile.close();
student.name = "未找到";
student.score = -1;
return student;
}
int main() {
// 写入学生数据到二进制文件
Student student1 = { "Alice", 90 };
Student student2 = { "Bob", 85 };
writeStudentData("student_data.bin", student1);
writeStudentData("student_data.bin", student2);
// 查找特定学生的分数
std::string targetName = "Alice";
Student foundStudent = findStudentData("student_data.bin", targetName);
if (foundStudent.name == "未找到") {
std::cout << "找不到学生:" << targetName << std::endl;
} else {
std::cout << "学生姓名:" << foundStudent.name << ",分数:" << foundStudent.score << std::endl;
}
return 0;
}
运行结果:
问题4:创建一个程序,将两个文本文件合并成一个新文件。
cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
int main() {
// 打开第一个文本文件以读取内容
std::ifstream inputFile1("file1.txt");
if (!inputFile1) {
std::cerr << "无法打开文件1" << std::endl;
return 1;
}
// 打开第二个文本文件
std::ifstream inputFile2("file2.txt");
if (!inputFile2) {
std::cerr << "无法打开文件2" << std::endl;
return 1;
}
// 创建新文件以写入合并内容
std::ofstream outputFile("merged_file.txt");
if (!outputFile) {
std::cerr << "无法创建新文件" << std::endl;
return 1;
}
// 从文件1读取并写入到新文件
std::string line;
while (std::getline(inputFile1, line)) {
outputFile << line << std::endl;
}
// 从文件2读取并写入到新文件
while (std::getline(inputFile2, line)) {
outputFile << line << std::endl;
}
// 关闭文件
inputFile1.close();
inputFile2.close();
outputFile.close();
std::cout << "文件已成功合并为 merged_file.txt" << std::endl;
return 0;
}
运行结果: