学懂C++ （十三）：高级教程——C++ 文件和流详解

C++ 文件和流详解

在C++编程中，除了使用iostream标准库进行标准输入和输出（使用cin和cout）外，还可以使用fstream标准库来处理文件的输入和输出。fstream库定义了三个主要的数据类型：

ofstream：输出文件流，用于创建文件并向文件写入信息。
ifstream：输入文件流，用于从文件读取信息。
fstream ：文件流，同时具有ofstream和ifstream的功能，支持读写操作。

1、引入头文件

在使用文件流时，需要包含头文件<fstream>和<iostream>。

cpp 复制代码

#include <fstream>
#include <iostream>
using namespace std;

2、打开文件

在进行文件操作前，需要先打开文件。ofstream和fstream对象可以用于写操作，ifstream对象用于读操作。文件的打开模式可以通过open函数指定。

打开文件的标准语法

cpp 复制代码

void open(const char *filename, ios::openmode mode);

常用的打开模式

ios::app：追加模式。所有写入都追加到文件末尾。
ios::ate：文件打开后定位到文件末尾。
ios::in：打开文件用于读取。
ios::out：打开文件用于写入。
ios::trunc：如果文件已经存在，则在打开文件之前清空其内容。

示例

cpp 复制代码

ofstream outfile;
outfile.open("file.dat", ios::out | ios::trunc);

ifstream infile;
infile.open("file.dat", ios::in);

3、关闭文件

关闭文件是一个良好的编程习惯，确保所有资源被释放。使用close方法可以关闭文件。

cpp 复制代码

outfile.close();
infile.close();

4、写入文件

使用流插入运算符（<<）可以向文件写入信息，与cout的使用方法类似。

cpp 复制代码

ofstream outfile("file.dat");
outfile << "Hello, World!" << endl;
outfile.close();

5、读取文件

使用流提取运算符（>>）可以从文件读取信息，与cin的使用方法类似。

cpp 复制代码

ifstream infile("file.dat");
string data;
infile >> data;
cout << data << endl;
infile.close();

6、读取和写入文件实例

以下示例展示了如何从文件读取和向文件写入信息。

cpp 复制代码

#include <fstream>
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    char data[100];

    // 以写模式打开文件
    ofstream outfile;
    outfile.open("afile.dat");

    cout << "Writing to the file" << endl;
    cout << "Enter your name: ";
    cin.getline(data, 100);
    outfile << data << endl;

    cout << "Enter your age: ";
    cin >> data;
    cin.ignore();
    outfile << data << endl;

    outfile.close();

    // 以读模式打开文件
    ifstream infile;
    infile.open("afile.dat");

    cout << "Reading from the file" << endl;
    infile >> data;
    cout << data << endl;

    infile >> data;
    cout << data << endl;

    infile.close();

    return 0;
}

7、文件指针的操作

可以使用以下方法操作文件指针：

seekg：设置输入位置
seekp：设置输出位置
tellg：获取输入位置
tellp：获取输出位置

istream和ostream提供了用于重新定位文件位置指针的成员函数：seekg（"seek get"）和seekp（"seek put"）。

定位文件指针的示例1

cpp 复制代码

ifstream fileObject("file.dat");

// 定位到文件的第n个字节（假设从文件开头开始）
fileObject.seekg(n, ios::beg);

// 从当前位置向后移n个字节
fileObject.seekg(n, ios::cur);

// 从文件末尾往回移n个字节
fileObject.seekg(n, ios::end);

// 定位到文件末尾
fileObject.seekg(0, ios::end);

定位文件指针的示例2

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <fstream>

using namespace std;

int main() {
    ifstream inFile("input.txt", ios::binary);
    ofstream outFile("output.txt", ios::binary);

    if (inFile.is_open() && outFile.is_open()) {
        inFile.seekg(0, ios::end); // 定位到文件末尾
        streampos size = inFile.tellg(); // 获取文件大小
        inFile.seekg(0, ios::beg); // 定位到文件开头

        char* buffer = new char[size];
        inFile.read(buffer, size); // 读取整个文件到缓冲区
        outFile.write(buffer, size); // 写缓冲区到输出文件

        delete[] buffer;
        inFile.close();
        outFile.close();
    } else {
        cerr << "无法打开文件" << endl;
    }

    return 0;
}

8、错误处理

在进行文件操作时，可能会发生各种错误，如文件无法打开、读写失败等。可以使用以下方法检查文件流的状态：

good()：无错误
eof()：到达文件末尾
fail()：非致命I/O错误

bad()：致命I/O错误

cpp 复制代码

ifstream inFile("input.txt");

if (inFile.is_open()) {
    // 检查文件流的状态
    if (inFile.good()) {
        // 继续处理文件
    } else if (inFile.eof()) {
        cerr << "到达文件末尾" << endl;
    } else if (inFile.fail()) {
        cerr << "非致命I/O错误" << endl;
    } else if (inFile.bad()) {
        cerr << "致命I/O错误" << endl;
    }

    inFile.close();
} else {
    cerr << "无法打开文件" << endl;
}

9、文件和流操作的综合示例

以下是一个综合示例，演示了文件的读取、写入、文件指针操作和错误处理。

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    // 打开输入文件
    ifstream inFile("input.txt");
    if (!inFile) {
        cerr << "无法打开输入文件" << endl;
        return 1;
    }

    // 打开输出文件
    ofstream outFile("output.txt");
    if (!outFile) {
        cerr << "无法打开输出文件" << endl;
        return 1;
    }

    string line;
    while (getline(inFile, line)) {
        // 逐行读取并写入输出文件
        outFile << line << endl;
    }

    // 检查读取是否成功
    if (inFile.eof()) {
        cout << "文件读取完成" << endl;
    } else if (inFile.fail()) {
        cerr << "文件读取失败" << endl;
    } else {
        cerr << "未知错误" << endl;
    }

    inFile.close();
    outFile.close();

    return 0;
}

总结

通过上述内容，我们了解了如何使用C++的fstream标准库进行文件的读取和写入操作，包括文件的打开、关闭、读写以及文件指针的操作。掌握这些基础知识对于处理文件输入输出操作非常重要。