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「C/C++」C++标准库之#include<fstream>文件流

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目录

    • C++ fstream详解
      • 一、引言
      • 二、头文件
      • 三、基本类介绍
      • 四、打开文件
      • 五、关闭文件
      • 六、文件读写操作
        • 1.1 按行读取
        • 1.2 按字符读取
        • 1.3 按块(或缓冲区)读取
        • 1.4 根据特定格式读取
      • 七、流状态验证
      • 八、获取和设置流指针
      • 九、总结

C++ fstream详解

一、引言

C++ 中的文件操作是通过 fstream 文件流来实现的。fstream 是 C++ 标准库中的一个重要部分,它提供了一套完整的类和方法来简化文件的读写操作。这些类包括 ifstream(用于读文件)、ofstream(用于写文件)和 fstream(用于同时读写文件)。

二、头文件

要使用 fstream 相关的功能,首先需要包含 <fstream> 头文件。例如:

#include <fstream>

三、基本类介绍

  1. ifstream

    • 用于从文件读取数据。
    • 继承自 istream,支持使用 >> 操作符进行读取。
  2. ofstream

    • 用于向文件写入数据。
    • 继承自 ostream,支持使用 << 操作符进行写入。
  3. fstream

    • 同时支持读写操作。
    • 继承自 iostream,支持 >><< 操作符。

四、打开文件

文件操作的第一步是打开文件。fstream 类提供了 open 成员函数用于打开文件。

void open(const char* filename, ios_base::openmode mode = ios_base::in | ios_base::out);
  • filename:要打开的文件名。
  • mode:打开文件的模式,可以是以下选项的组合:
    • ios::in:以输入模式打开文件。
    • ios::out:以输出模式打开文件。
    • ios::ate:打开文件后定位到文件末尾。
    • ios::app:所有输出附加在文件末尾。
    • ios::trunc:如果文件已存在,先删除文件内容。
    • ios::binary:以二进制方式打开文件。

例如:

ofstream outfile;
outfile.open("Hello.txt", ios::out | ios::binary);

五、关闭文件

文件操作完成后,需要关闭文件以释放资源。fstream 类提供了 close 成员函数用于关闭文件。

void close();

例如:

outfile.close();

六、文件读写操作

  1. 文本文件读写
    • 使用 << 操作符向文件写入数据。
    • 使用 >> 操作符从文件读取数据。

例如:

ofstream outfile("out.txt");
if (outfile.is_open()) {
    outfile << "This is a test." << endl;
    outfile.close();
}

ifstream infile("out.txt");
if (infile.is_open()) {
    char buffer[256];
    while (infile >> buffer) {
        cout << buffer << endl;
    }
    infile.close();
}

当然,C++ 中读取文件的方式多种多样,除了基本的按行读取和按字符读取外,还有按块(或缓冲区)读取以及根据特定格式读取等方法。以下是对这些读取方式的详细说明:

1.1 按行读取

使用 getline 函数可以从文件中按行读取数据。这个函数有两个版本,一个接受 char* 类型的缓冲区和一个最大长度,另一个接受 std::string 对象。

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

int main() {
    std::ifstream infile("example.txt");
    if (!infile.is_open()) {
        std::cerr << "Failed to open file." << std::endl;
        return 1;
    }

    std::string line;
    while (std::getline(infile, line)) {
        std::cout << line << std::endl;
    }

    infile.close();
    return 0;
}
1.2 按字符读取

可以使用 istream 类的 get 成员函数按字符读取文件。这个函数有多种重载形式,可以读取单个字符、字符数组或 std::string 对象。

#include <fstream>
#include <iostream>

int main() {
    std::ifstream infile("example.txt");
    if (!infile.is_open()) {
        std::cerr << "Failed to open file." << std::endl;
        return 1;
    }

    char ch;
    while (infile.get(ch)) {
        std::cout << ch;
    }

    infile.close();
    return 0;
}
1.3 按块(或缓冲区)读取

可以使用 istream 类的 read 成员函数按块读取文件。这种方法通常用于二进制文件,但也可以用于文本文件。

#include <fstream>
#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::ifstream infile("example.txt", std::ios::binary);
    if (!infile.is_open()) {
        std::cerr << "Failed to open file." << std::endl;
        return 1;
    }

    const std::streamsize bufferSize = 1024;
    char buffer[bufferSize];
    while (infile.read(buffer, bufferSize)) {
        std::cout.write(buffer, infile.gcount()); // gcount() 返回实际读取的字符数
    }
    // 处理可能的剩余数据
    if (infile.gcount() > 0) {
        std::cout.write(buffer, infile.gcount());
    }

    infile.close();
    return 0;
}
1.4 根据特定格式读取

对于特定格式的文件(如 CSV、JSON、XML 等),通常需要结合字符串解析和逻辑判断来读取数据。例如,对于 CSV 文件,可以按行读取,然后使用逗号作为分隔符来解析每一行的数据。

#include <fstream>
#include <sstream>
#include <string>
#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::ifstream infile("example.csv");
    if (!infile.is_open()) {
        std::cerr << "Failed to open file." << std::endl;
        return 1;
    }

    std::string line;
    while (std::getline(infile, line)) {
        std::stringstream ss(line);
        std::string item;
        std::vector<std::string> values;
        while (std::getline(ss, item, ',')) {
            values.push_back(item);
        }
        // 处理 values 向量中的数据
        for (const auto& val : values) {
            std::cout << val << " ";
        }
        std::cout << std::endl;
    }

    infile.close();
    return 0;
}

在实际应用中,选择哪种读取方式取决于文件的具体格式和读取需求。对于简单的文本文件,按行或按字符读取通常就足够了;对于二进制文件或复杂格式的文件,可能需要使用按块读取或根据特定格式读取的方法。
2. 二进制文件读写

  • 使用 write 函数写入数据。
  • 使用 read 函数读取数据。
ofstream outfile("binary.dat", ios::binary);
if (outfile.is_open()) {
    char data[] = "Binary data";
    outfile.write(data, sizeof(data));
    outfile.close();
}

ifstream infile("binary.dat", ios::binary);
if (infile.is_open()) {
    char buffer[256];
    infile.read(buffer, sizeof(buffer));
    cout << "Read from binary file: " << buffer << endl;
    infile.close();
}

七、流状态验证

fstream 类提供了一些成员函数来验证流的状态:

  • is_open():检查文件是否成功打开。
  • bad():如果在读写过程中发生严重错误,返回 true
  • fail():除了 bad() 的情况外,如果发生格式错误(如类型不匹配),也返回 true
  • eof():如果读文件到达文件末尾,返回 true
  • good():如果以上任何一个函数返回 false,则 good() 返回 true

八、获取和设置流指针

fstream 类提供了 seekgseekp 函数来设置流指针的位置,以及 tellgtellp 函数来获取流指针的当前位置。

// 设置输入流指针位置
istream& seekg(pos_type pos);
istream& seekg(off_type off, ios_base::seekdir dir);

// 设置输出流指针位置
ostream& seekp(pos_type pos);
ostream& seekp(off_type off, ios_base::seekdir dir);

// 获取输入流指针位置
pos_type tellg();

// 获取输出流指针位置
pos_type tellp();

例如:

ifstream infile("example.txt");
if (infile.is_open()) {
    infile.seekg(10, ios::beg); // 定位到文件第10个字节
    char buffer[256];
    infile.read(buffer, 256);
    cout << buffer << endl;
    infile.close();
}

九、总结

fstream 是 C++ 中处理文件操作的重要工具。通过 ifstreamofstreamfstream 这三个类,可以方便地实现文件的读写操作。同时,fstream 类还提供了丰富的成员函数来验证流的状态、获取和设置流指针的位置,从而提高了文件操作的灵活性和可靠性。

希望这篇文章能帮助你更好地理解和使用 C++ 中的 fstream 文件流。


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