C++ 文件和流

文件流概述

C++ 提供了三个主要的文件流类用于文件操作：

ifstream - 输入文件流（从文件读取）
ofstream - 输出文件流（写入文件）
fstream - 文件流（读写操作）

基本文件操作

打开文件

cpp

#include <fstream>
#include <iostream>

int main() {
    // 方法1: 构造函数
    std::ofstream outfile1("example.txt");
    
    // 方法2: open() 函数
    std::ofstream outfile2;
    outfile2.open("example.txt");
    
    return 0;
}

打开模式

cpp

// in - 以读取模式打开
std::ifstream file("data.txt", std::ios::in);

// out - 以写入模式打开
std::ofstream file("data.txt", std::ios::out);

// app - 追加模式
std::ofstream file("data.txt", std::ios::app);

// ate - 定位到文件末尾
std::fstream file("data.txt", std::ios::in | std::ios::out | std::ios::ate);

// trunc - 截断文件（删除内容）
std::ofstream file("data.txt", std::ios::out | std::ios::trunc);

// binary - 二进制模式
std::ofstream file("data.bin", std::ios::out | std::ios::binary);

检查文件状态

cpp

std::ifstream file("data.txt");

if (!file.is_open()) {
    std::cerr << "Error opening file!" << std::endl;
    return 1;
}

if (file.good()) {
    std::cout << "File stream is good" << std::endl;
}

if (file.eof()) {
    std::cout << "End of file reached" << std::endl;
}

写入文件

写入文本

cpp

#include <fstream>
#include <iostream>

int main() {
    std::ofstream outfile("output.txt");
    
    if (!outfile.is_open()) {
        std::cerr << "Error opening file!" << std::endl;
        return 1;
    }
    
    // 使用 << 运算符
    outfile << "Hello, World!" << std::endl;
    outfile << "This is C++ file writing." << std::endl;
    
    // 写入变量
    int number = 42;
    double pi = 3.14159;
    outfile << "Number: " << number << std::endl;
    outfile << "Pi: " << pi << std::endl;
    
    outfile.close();
    return 0;
}

格式化输出

cpp

std::ofstream outfile("formatted.txt");

// 设置宽度
outfile << std::setw(10) << "Name" << std::setw(10) << "Age" << std::endl;
outfile << std::setw(10) << "John" << std::setw(10) << 25 << std::endl;

// 精度控制
outfile << std::fixed << std::setprecision(2) << 3.14159 << std::endl;

// 填充字符
outfile << std::setfill('-') << std::setw(10) << "Test" << std::endl;

读取文件

逐行读取

cpp

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

int main() {
    std::ifstream infile("input.txt");
    
    if (!infile.is_open()) {
        std::cerr << "Error opening file!" << std::endl;
        return 1;
    }
    
    std::string line;
    int line_number = 0;
    
    while (std::getline(infile, line)) {
        line_number++;
        std::cout << "Line " << line_number << ": " << line << std::endl;
    }
    
    infile.close();
    return 0;
}

逐词读取

cpp

std::ifstream infile("input.txt");
std::string word;

while (infile >> word) {
    std::cout << word << std::endl;
}

读取数值

cpp

std::ifstream infile("numbers.txt");
int number;

while (infile >> number) {
    std::cout << "Read: " << number << std::endl;
}

读取结构化数据

cpp

struct Person {
    std::string name;
    int age;
    double salary;
};

std::ifstream infile("people.txt");
Person p;

while (infile >> p.name >> p.age >> p.salary) {
    std::cout << p.name << " - Age: " << p.age 
              << ", Salary: " << p.salary << std::endl;
}

文件定位

获取当前位置

cpp

std::ifstream infile("data.txt");

// 获取读取位置
std::streampos pos = infile.tellg();
std::cout << "Current position: " << pos << std::endl;

设置位置

cpp

std::ifstream infile("data.txt");

// 绝对定位
infile.seekg(0, std::ios::beg);  // 文件开头
infile.seekg(0, std::ios::end);  // 文件末尾
infile.seekg(100);               // 第100个字节

// 相对定位
infile.seekg(50, std::ios::cur); // 从当前位置向前移动50字节
infile.seekg(-50, std::ios::cur); // 从当前位置向后移动50字节

获取文件大小

cpp

std::ifstream infile("data.txt", std::ios::binary | std::ios::ate);
std::streamsize size = infile.tellg();

std::cout << "File size: " << size << " bytes" << std::endl;

二进制文件操作

写入二进制数据

cpp

#include <fstream>
#include <vector>

struct Data {
    int id;
    double value;
    char name[20];
};

int main() {
    Data data = {1, 3.14159, "Binary Data"};
    
    std::ofstream outfile("data.bin", std::ios::binary);
    
    // 写入单个对象
    outfile.write(reinterpret_cast<char*>(&data), sizeof(Data));
    
    // 写入数组
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    outfile.write(reinterpret_cast<char*>(numbers.data()), 
                 numbers.size() * sizeof(int));
    
    outfile.close();
    return 0;
}

读取二进制数据

cpp

#include <fstream>
#include <vector>

struct Data {
    int id;
    double value;
    char name[20];
};

int main() {
    std::ifstream infile("data.bin", std::ios::binary);
    
    // 读取单个对象
    Data data;
    infile.read(reinterpret_cast<char*>(&data), sizeof(Data));
    
    std::cout << "ID: " << data.id << std::endl;
    std::cout << "Value: " << data.value << std::endl;
    std::cout << "Name: " << data.name << std::endl;
    
    // 读取数组
    std::vector<int> numbers(5);
    infile.read(reinterpret_cast<char*>(numbers.data()), 
               numbers.size() * sizeof(int));
    
    infile.close();
    return 0;
}

错误处理

检查错误状态

cpp

std::ifstream file("data.txt");

if (file.fail()) {
    std::cerr << "Error occurred!" << std::endl;
}

if (file.bad()) {
    std::cerr << "Critical error occurred!" << std::endl;
}

清除错误状态

cpp

std::ifstream file("data.txt");

if (file.fail()) {
    file.clear();  // 清除错误状态
    file.seekg(0, std::ios::beg);  // 重置文件位置
}

异常处理

cpp

std::ifstream file("data.txt");
file.exceptions(std::ifstream::failbit | std::ifstream::badbit);

try {
    // 文件操作
    std::string line;
    std::getline(file, line);
} catch (const std::ifstream::failure& e) {
    std::cerr << "Exception opening/reading file: " << e.what() << std::endl;
}

文件操作示例

复制文件

cpp

#include <fstream>

bool copyFile(const std::string& source, const std::string& dest) {
    std::ifstream src(source, std::ios::binary);
    std::ofstream dst(dest, std::ios::binary);
    
    if (!src.is_open() || !dst.is_open()) {
        return false;
    }
    
    dst << src.rdbuf();
    return true;
}

读取配置文件

cpp

#include <fstream>
#include <map>
#include <sstream>

std::map<std::string, std::string> readConfig(const std::string& filename) {
    std::map<std::string, std::string> config;
    std::ifstream file(filename);
    
    std::string line;
    while (std::getline(file, line)) {
        if (line.empty() || line[0] == '#') continue;
        
        size_t pos = line.find('=');
        if (pos != std::string::npos) {
            std::string key = line.substr(0, pos);
            std::string value = line.substr(pos + 1);
            config[key] = value;
        }
    }
    
    return config;
}

统计文件信息

cpp

#include <fstream>

void countFileStats(const std::string& filename) {
    std::ifstream file(filename);
    
    int lines = 0, words = 0, chars = 0;
    std::string word;
    
    while (file >> word) {
        words++;
        chars += word.length();
    }
    
    file.clear();
    file.seekg(0, std::ios::beg);
    
    std::string line;
    while (std::getline(file, line)) {
        lines++;
    }
    
    std::cout << "Lines: " << lines << std::endl;
    std::cout << "Words: " << words << std::endl;
    std::cout << "Characters: " << chars << std::endl;
}

最佳实践

RAII 模式

cpp

#include <fstream>
#include <string>

void processFile(const std::string& filename) {
    std::ifstream file(filename);  // 自动在作用域结束时关闭
    
    if (!file.is_open()) {
        return;
    }
    
    // 文件操作
}

资源管理

cpp

#include <fstream>
#include <memory>

void safeFileOperation(const std::string& filename) {
    std::unique_ptr<std::ifstream> file = 
        std::make_unique<std::ifstream>(filename);
    
    if (!file->is_open()) {
        throw std::runtime_error("Failed to open file");
    }
    
    // 文件操作
    // 文件在 unique_ptr 销毁时自动关闭
}

临时文件

cpp

#include <fstream>
#include <cstdio>

void useTempFile() {
    // 创建临时文件
    std::FILE* tmp = std::tmpfile();
    if (tmp) {
        std::fprintf(tmp, "Temporary data\n");
        std::rewind(tmp);  // 重置文件指针
        
        char buffer[256];
        while (std::fgets(buffer, sizeof(buffer), tmp)) {
            std::cout << buffer;
        }
        
        std::fclose(tmp);  // 文件自动删除
    }
}

文件系统操作（C++17）

cpp

#include <filesystem>
#include <iostream>

namespace fs = std::filesystem;

void fileSystemOperations() {
    // 检查文件是否存在
    if (fs::exists("test.txt")) {
        std::cout << "File exists" << std::endl;
    }
    
    // 获取文件大小
    if (fs::is_regular_file("test.txt")) {
        auto size = fs::file_size("test.txt");
        std::cout << "File size: " << size << " bytes" << std::endl;
    }
    
    // 复制文件
    fs::copy_file("source.txt", "destination.txt");
    
    // 删除文件
    fs::remove("old_file.txt");
    
    // 创建目录
    fs::create_directory("new_folder");
    
    // 遍历目录
    for (const auto& entry : fs::directory_iterator(".")) {
        std::cout << entry.path() << std::endl;
    }
}

总结

ifstream: 用于读取文件
ofstream: 用于写入文件
fstream: 用于读写操作
使用适当的打开模式
始终检查文件操作状态
使用 RAII 确保资源正确释放
C++17 提供了 filesystem 库用于文件系统操作

C++ 文件和流 ​

文件流概述 ​

基本文件操作 ​

打开文件 ​

打开模式 ​

检查文件状态 ​

写入文件 ​

写入文本 ​

格式化输出 ​

读取文件 ​

逐行读取 ​

逐词读取 ​

读取数值 ​

读取结构化数据 ​

文件定位 ​

获取当前位置 ​

设置位置 ​

获取文件大小 ​

二进制文件操作 ​

写入二进制数据 ​

读取二进制数据 ​

错误处理 ​

检查错误状态 ​

清除错误状态 ​

异常处理 ​

文件操作示例 ​

复制文件 ​

读取配置文件 ​

统计文件信息 ​

最佳实践 ​

RAII 模式 ​

资源管理 ​

临时文件 ​

文件系统操作（C++17） ​

总结 ​

相关教程 ​

C++ 文件和流

文件流概述

基本文件操作

打开文件

打开模式

检查文件状态

写入文件

写入文本

格式化输出

读取文件

逐行读取

逐词读取

读取数值

读取结构化数据

文件定位

获取当前位置

设置位置

获取文件大小

二进制文件操作

写入二进制数据

读取二进制数据

错误处理

检查错误状态

清除错误状态

异常处理

文件操作示例

复制文件

读取配置文件

统计文件信息

最佳实践

RAII 模式

资源管理

临时文件

文件系统操作（C++17）

总结

相关教程