C++文件操作 | 小王同学的精神驿站

1. 文件的概述

文件，一般是指相关数据的集合。计算机中的数据都是以文件的形式放置在外部介质（譬如磁盘、光盘和U盘）中的。

操作系统是以文件为单位对数据进行管理的，也就是说：

想找外部介质上的数据，必须先按文件名找到所指定的文件，然后再从该文件中读取数据
想向外部介质上存储数据，必须先建立一个文件（以文件名标识你的数据要存到介质的哪个地方）然后把数据输出到那里

1.1 文件的分类之一

外部文件

是指磁盘文件、光盘文件、U盘文件。目前使用最为广泛的是磁盘文件，在程序中对光盘文件和U盘文件的访问与磁盘文件相同。

内部文件

是指程序运行中的文件，更正式的称谓是“文件流对象”。

对用户来说，常用的文件有两大类：

程序文件（program file）如C++的源代码文件（.cpp）、目标文件（.obj）、可执行文件（.exe）等
数据文件（data file）在程序运行时，常常需要将一些数据（运行的最终结果或者中间数据）输出到磁盘上存放起来，以后需要时再从磁盘中输入到计算机的内存。这种磁盘文件称为数据文件。

程序中的输入和输出的对象就是数据文件。

1.2 文件的分类之二

ASCII文件：也叫文本文件、字符文件，每个字节存放一个ASCII代码，表示一个字符
二进制文件：也叫内部格式文件、字节文件，把内存中的数据按其在内存中的存储格式原样输出到磁盘上存放

对于字符信息，其在内存中是以ASCII代码的形式存放的，因此，无论用ASCII文件输出还是二进制文件输出，其数据形式都是一样的，不会出现“乱码”现象。

对于数值数据和其他数据，二者是不同的，例如有一个int类型的数据100000，其在内存中占4个字节，如果按内存格式输出，在磁盘文件中占4个字节，如果将它转化为ASCII码形式输出（便于人类观看），则要占6个字节。

“类型”规定了你如何去解释那串二进制代码！

1.3. C++如何使用文件

输入和输出都是针对内存而言的

文件里面的内容在C++看来是字符流或二进制流（类比于一个水库中的水），统称为文件流。

内存里面的内容在C++看来也应该是流（类比于工厂中要用的水或排除出的水），鄙人将其理解字节流。

所以要将文件里面的内容弄到内存中去，或者要将内存中的内容弄到文件里面去，就必须有一根管子连接。

管子的一端始终接着内存，另外一端接着文件（这一段可以改变，也就是说，你可以先接这个文件，再接那个文件）

1.4.文件流类和文件流对象（管子类和管子对象）

输出文件流：内存-------->外部文件
输入文件流：外部文件--------->内存

每个文件流都有一个内存缓冲区与之对应。

C++的I/O库中定义了3个专门用于文件操作的“管子类”：

ifstream
ofstream
fstream

#include <iostream>
#include <fstream>
// 定义“管子”对象的同时 也就规定了流的方向
ifstream infile;			// 外部文件-------->内存
ofstream outfile;			// 内存-------->外部文件

2.文件的打开与关闭

2.1 打开文件 open( )

三种“管子”对象都能够打开文件，

ifstream类的实例打开文件进行写
ofstream类的实例打开文件进行读
fstream类的实例打开文件可读可写

// example
ofstream outfile;
outfile.open("myFile.txt",ios::out);
if(outfile.open("myFile.txt",ios::out)==0){// 打开文件失败 open函数返回
    cerr<<"open erro!";
    return 0;
}

ofstream outfile1("myFile.txt",ios::out);    // 作用同上
if(!outfile1){
    cerr<<"open erro!";
    return 0;
}

文件输入输出方式设置值

方式	作用
ios::in	以输入方式打开文件,准备读文件
ios::out	以输出方式打开文件（这是默认方式）如果已有此文件，则将原来的内容清空后;文件不存在，则创建之
ios::app	以输出方式打开文件，写入的数据添加再文件末尾;文件不存在，则创建之
ios::binary	以二进制方式打开文件，如果不指定这个，则默认为ASCII方式（即文本模式）
ios::trunc	打开一个文件，如果文件存在，则删除其中全部数据，如不存在，则新建新文件
ios::ate	打开一个已有文件，文件指针指向文件末尾

2.2 关闭文件close( )

1	outfile.close();

当C++程序终止时，它会自动关闭刷新所有的流，释放所有分配的内存，并关闭所有打开的文件，但一个合格的程序员应该在程序终止前自己关闭所有你打开的文件（你得为你所作的负责）。

所谓“关闭”，实际上是解除“管子”和磁盘文件的关联，让“管子”的一端不和磁盘文件相连了。这样，原来的设置方式也会失效。

3. 文件的读写

如果文件中的每1字节中均以ASCII代码形式存放数据，即1字节存放一个字符，这个文件就是ASCII文件（或称为文本文件）。

二进制文件在操作时，数据不做任何的变换，直接传送，因此它又被称为内存数据的映像文件。因为文件中的信息不是字符数据，而是字节中的二进制形式的信息，因而它也被称为字节文件。

3.1 文本文件的写入

【example 1 start】

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
int main(int argc,char* argv)
{
    int a;
    string s;
    cout<<"Please input a filename:"<<endl;
    cin>>s;
    ofstream outfile(s,ios::out);

    if(!outfile){
        cerr<<"Open erro!"<<endl;
        exit(1);
    }
    cin>>a;
    string temp;
    cin>>temp;
    outfile<<a<<temp<<endl;
    outfile.close();
    return 0;
}

运行上面的代码：

得到1.txt文件，其内容如下：

看看1.txt的属性，应该为9个字节（3+2+2+2）

解释：

3 321 共3个字符占3个字节
2 ax 共2个字符占2个字节
2 你共1个字符，由于是中文，所以占2个字节
2 0D 0A 对应于\r \n,即后面的endl 共占2个字节

看看1.txt在二进制模式下的内容：

思考：

1	cin>>a;// 用户在输入a时超过了int类型的范围会怎么样？后面的string类型能写入文件嘛？

answer：会将int的最大数写入文件，后面的string类型写不进文件。

【example 1 end】

3.2 文本文件的读出

【example 2 start】

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
int main(int argc,char* argv)
{
    string s;
    cout<<"Please input a filename:"<<endl;
    cin>>s;
    ifstream infile(s,ios::in);

    if(!infile){
        cerr<<"Open erro!"<<endl;
        exit(1);
    }

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

    infile.close();
    return 0;
}

【example 2 end】

3.3 二进制文件的写入

【example 3 start】

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
struct Greece{
    char name[20];
    float up;
    float weight;
    char addr[50];
};
int main(int argc,char* argv)
{
    Greece gre[3] = {
        "白菜",3.5,5.0,"上海",
        "茄子",4.5,7.0,"北京",
        "萝卜",6.5,3.0,"湖南"
    };
    ofstream outfile;
    string fileName;
    cout<<"Please input a filename:"<<endl;
    cin>>fileName;
    try{
        outfile.open(fileName,ios::binary);
        for(int i=0;i<3;i++){
        	outfile.write((char*)&gre[i],sizeof(gre[i]));
        }
        outfile.close();
    }catch(exception& e){
        cerr<<"Exception!"<<e.what()<<endl;
    }
    return 0;
}

运行上面的代码：

得到2.txt文件，其内容会有乱码，如下所示：

分析得到其大小应该为240个字节（80*3）（注意内存对齐现象）

查看2.txt的属性：

【example 3 end】

3.4 二进制文件的读出

【example 4 start】

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
struct Greece{
    char name[20];
    float up;
    float weight;
    char addr[50];
};
int main(int argc,char* argv)
{
    Greece gre[3] = {
    };
    ifstream infile;
    string fileName;
    cout<<"Please input a filename:"<<endl;
    cin>>fileName;
    try{
        infile.open(fileName,ios::binary);
        for(int i=0;i<3;i++){
            infile.read((char*)&gre[i],sizeof(gre[i]));
        }
        infile.close();
    }catch(exception& e){
        cerr<<"Exception!"<<e.what()<<endl;
    }

    for(int i=0;i<3;i++){
        cout<<"NO."<<i+1<<endl;
        cout<<"名称："<<gre[i].name<<endl;
        cout<<"单价："<<gre[i].up<<endl;
        cout<<"重量："<<gre[i].weight<<endl;
        cout<<"产地："<<gre[i].addr<<endl;
    }
    return 0;
}

运行上述代码：

【example 4 end】

3.5 文件的数据定位

磁盘文件中有一个文件指针，用来指明当前应进行的读写的位置。

在输入时每读入1个字节，指针就后移1个字节
在输出时每输出1个字节，指着就后移1个字节

对应二进制文件，允许对指针进行控制，所以提供了一些函数供我们使用。

成员函数	作用
gcount( )	返回最后一次输入所读入的字节数
tellg( )	返回输入文件指针的当前位置
seekg(文件中的位置)	将输入文件中指针移到指定的位置
seekg(位移量，参照位置)	以参照位置为基础移动若干字节
tellp( )	返回输出文件指针的当前位置
seekp(文件中的位置)	将输出文件中指针移到指定的位置
seekp(位移量，参照位置 )	以参照位置为基础移动若干字节

参照位置可取：

ios::beg
ios::cur
ios::end