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>。

#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

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

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。

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。

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。

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。

#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

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

#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

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。

#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;
}