白骑士的C++教学高级篇 3.1 文件操作

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文件操作是C++编程中的一个重要部分，允许程序与外部存储设备进行交互，从而实现数据的持久化存储和读取。C++标准库提供了丰富的文件操作功能，包括文件的读写、文件流和二进制文件操作。本篇博客将详细介绍这些内容，帮助您掌握C++文件操作的基本技巧。

文件的读写

C++标准库中的文件读写通过文件流（file stream）实现。文件流分为输入文件流（ifstream）和输出文件流（ofstream），分别用于从文件读取数据和向文件写入数据。

文件写入

首先，让我们看看如何使用‘ofstream‘类向文件写入数据。‘ofstream‘类用于创建文件并写入数据。如果文件不存在，它会创建文件；如果文件已经存在，它会覆盖文件内容。例如：

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>int main() {std::ofstream outFile("example.txt");if (outFile.is_open()) {outFile << "Hello, World!" << std::endl;outFile << "This is a test file." << std::endl;outFile << "C++ file operations are easy to learn." << std::endl;outFile.close();std::cout << "Data written to file successfully." << std::endl;} else {std::cerr << "Unable to open file for writing." << std::endl;}return 0;
}

在上面的代码中，我们使用‘ofstream‘创建了一个名为‘example.txt‘的文件，并向文件中写入了几行文本。最后关闭文件流。

文件读取

接下来，让我们看看如何使用 ‘ifstream‘ 类从文件读取数据。‘ifstream‘ 类用于打开文件并读取数据，例如：

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>int main() {std::ifstream inFile("example.txt");std::string line;if (inFile.is_open()) {while (getline(inFile, line)) {std::cout << line << std::endl;}inFile.close();} else {std::cerr << "Unable to open file for reading." << std::endl;}return 0;
}

在上面的代码中，我们使用 ‘ifstream‘ 打开了一个名为 ‘example.txt‘ 的文件，并逐行读取文件内容，打印到标准输出。

文件流

C++标准库提供了一个更通用的文件流类——‘fstream‘，它既可以用于文件读取，也可以用于文件写入。通过指定文件流的打开模式，可以实现不同的文件操作需求。

文件流的打开模式

‘fstream‘类的打开模式包括：

ios::in：打开文件用于读取。
ios::out：打开文件用于写入。
ios::app：打开文件用于追加写入。
ios::ate：文件打开后定位到文件末尾。
ios::trunc：如果文件存在，打开时清空文件内容。
ios::binary：以二进制模式打开文件。

示例代码

下面的示例代码展示了如何使用‘fstream‘类同时进行文件的读写操作：

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>int main() {std::fstream file("example.txt", std::ios::in | std::ios::out | std::ios::app);if (file.is_open()) {// 写入数据file << "Appending a new line to the file." << std::endl;// 定位到文件开头file.seekg(0);// 读取数据std::string line;while (getline(file, line)) {std::cout << line << std::endl;}file.close();} else {std::cerr << "Unable to open file." << std::endl;}return 0;
}

在上面的代码中，我们使用 ‘fstream‘ 类打开了一个名为 ‘example.txt‘ 的文件，以读取、写入和追加模式打开文件。首先，我们向文件中追加了一行文本，然后定位到文件开头，并逐行读取文件内容，打印到标准输出。

二进制文件操作

除了处理文本文件，C++还可以处理二进制文件。二进制文件操作通常用于存储非文本数据，如图像、音频、视频等。与文本文件不同，二进制文件的读写操作必须使用二进制模式。

二进制文件写入

下面的示例代码展示了如何使用‘ofstream‘类以二进制模式向文件写入数据：

#include <iostream>
#include <fstream>int main() {std::ofstream outFile("example.bin", std::ios::binary);if (outFile.is_open()) {int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};outFile.write(reinterpret_cast<char*>(numbers), sizeof(numbers));outFile.close();std::cout << "Binary data written to file successfully." << std::endl;} else {std::cerr << "Unable to open file for writing." << std::endl;}return 0;
}

在上面的代码中，我们使用 ‘ofstream‘ 类以二进制模式创建了一个名为 ‘example.bin‘ 的文件，并向文件中写入了一个整数数组。‘reinterpret_cast<char*>(numbers)‘ 用于将整数数组的指针转换为字符指针，以便写入二进制数据。

二进制文件读取

接下来，让我们看看如何使用‘ifstream‘类以二进制模式从文件读取数据，代码如下：

#include <iostream>
#include <fstream>int main() {std::ifstream inFile("example.bin", std::ios::binary);if (inFile.is_open()) {int numbers[5];inFile.read(reinterpret_cast<char*>(numbers), sizeof(numbers));for (int num : numbers) {std::cout << num << " ";}std::cout << std::endl;inFile.close();} else {std::cerr << "Unable to open file for reading." << std::endl;}return 0;
}

在上面的代码中，我们使用 ‘ifstream‘ 类以二进制模式打开了一个名为 ‘example.bin‘ 的文件，并从文件中读取了一个整数数组。‘reinterpret_cast<char*>(numbers)‘ 用于将整数数组的指针转换为字符指针，以便读取二进制数据。