文件操作：打开–>读写–>关闭

文件流类

C++ 标准库中还专门提供了 3 个类用于实现文件操作，它们统称为文件流类，这 3 个类分别为：

  • ifstream：专用于从文件中读取数据；
  • ofstream：专用于向文件中写入数据；
  • fstream：既可用于从文件中读取数据，又可用于向文件中写入数据。

值得一提的是，这 3 个文件流类都位于  头文件中，因此在使用它们之前，程序中应先引入此头文件。

成员方法名 适用类对象 功  能
open() fstream
ifstream
ofstream 打开指定文件，使其与文件流对象相关联。
is_open() 检查指定文件是否已打开。
close() 关闭文件，切断和文件流对象的关联。
swap() 交换2个文件流对象。
operator>> fstream
ifstream 重载>>运算符，用于从指定文件中读取数据。
gcount() 返回上次从文件流提取出的字符个数。该函数常和get()、getline()、ignore()、peek()、read()、readsome()、putback()和unget()联用。
get() 从文件流中读取一个字符，同时该字符会从输入流中消失。
getline(str,n,ch) 从文件流中接收n-1个字符给str变量，当遇到指定ch字符时会停止读取，默认情况下ch为’\0’。
ignore(n,ch) 从文件流中逐个提取字符，但提取出的字符被忽略，不被使用，直至提取出n个字符，或者当前读取的字符为ch。
peek() 返回文件流中的第一个字符，但并不是提取该字符。
putback(c) 将字符c置入文件流（缓冲区）。
operator<< fstream
ofstream 重载<<运算符，用于向文件中写入指定数据。
put() 向指定文件流中写入单个字符。
write() 向指定文件中写入字符串。
tellp() 用于获取当前文件输出流指针的位置。
seekp() 设置输出文件输出流指针的位置。
flush() 刷新文件输出流缓冲区。
good() fstream
ofstream
ifstream 操作成功，没有发生任何错误。
eof() 到达输入末尾或文件尾。

仅列举的了部分常用的成员方法，更详细的介绍，读者可查看 C++标准库手册。

文件的打开

打开文件可以通过以下两种方式进行：

  • 调用流对象的 open 成员函数打开文件。
  • 定义文件流对象时，通过构造函数打开文件。

使用 open 函数打开文件

以 ifstream 类为例，该类有一个 open 成员函数，其他两个文件流类也有同样的 open 成员函数：

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void open(const char* szFileName, int mode)

第一个参数是指向文件名的指针，第二个参数是文件的打开模式标记。

文件的打开模式标记代表了文件的使用方式，这些标记可以单独使用，也可以组合使用。表 1 列出了各种模式标记单独使用时的作用，以及常见的两种模式标记组合的作用。

模式标记 适用对象 作用
ios::in ifstream
fstream 打开文件用于读取数据。如果文件不存在，则打开出错。
ios::out ofstream
fstream 打开文件用于写入数据。如果文件不存在，则新建该文件；如果文件原来就存在，则打开时清除原来的内容。
ios::app ofstream
fstream 打开文件，用于在其尾部添加数据。如果文件不存在，则新建该文件。
ios::ate ifstream 打开一个已有的文件，并将文件读指针指向文件末尾（读写指的概念后面解释）。如果文件不存在，则打开出错。
ios::trunc ofstream 打开文件时会清空内部存储的所有数据，单独使用时与ios::out相同。
ios::binary ifstream
ofstream
fstream 以二进制方式打开文件。若不指定此模式，则以文本模式打开。
ios::in&#124;ios::out fstream 打开已存在的文件，既可读取其内容，也可向其写入数据。文件刚打开时，原有内容保持不变。如果文件不存在，则打开出错。
ios::in&#124;ios::out ofstream 打开已存在的文件，可以向其写入数据。文件刚打开时，原有内容保持不变。如果文件不存在，则打开出错。
ios::in&#124;ios::out&#124;ios::trunc fstream 打开文件，既可读取其内容，也可向其写入数据。如果文件本来就存在，则打开时清除原来的内容；如果文件不存在，则新建该文件。

ios::binary 可以和其他模式标记组合使用，例如：

  • ios::in | ios::binary表示用二进制模式，以读取的方式打开文件。
  • ios::out | ios::binary表示用二进制模式，以写入的方式打开文件。

在流对象上执行 open 成员函数，给出文件名和打开模式，就可以打开文件。判断文件打开是否成功，可以看“对象名”这个表达式的值是否为 true，如果为 true，则表示文件打开成功。

下面的程序演示了如何打开文件：

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#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
int main()
{
    ifstream inFile;
    inFile.open("c:\\tmp\\test.txt", ios::in);
    if (inFile)  //条件成立，则说明文件打开成功
        inFile.close();
    else
        cout << "test.txt doesn't exist" << endl;
    ofstream oFile;
    oFile.open("test1.txt", ios::out);
    if (!oFile)  //条件成立，则说明文件打开出错
        cout << "error 1" << endl;
    else
        oFile.close();
    oFile.open("tmp\\test2.txt", ios::out | ios::in);
    if (oFile)  //条件成立，则说明文件打开成功
        oFile.close();
    else
        cout << "error 2" << endl;
    fstream ioFile;
    ioFile.open("..\\test3.txt", ios::out | ios::in | ios::trunc);
    if (!ioFile)
        cout << "error 3" << endl;
    else
        ioFile.close();
    return 0;
}

调用 open 成员函数时，给出的文件名可以是全路径的，如第 7 行的c:\\tmp\\test.txt， 指明文件在 c 盘的 tmp 文件夹中；也可以只给出文件名，如第 13 行的test1.txt，这种情况下程序会在当前文件夹（也就是可执行程序所在的文件夹）中寻找要打开的文件。

第 18 行的tmp\\test2.txt给出的是相对路径，说明 test2.txt 位于当前文件夹的 tmp 子文件夹中。第 24 行的..\\test3.txt也是相对路径，代表上一层文件夹，此时要到当前文件夹的上一层文件夹中查找 test3.txt。此外，..\\..\\test4.txt、..\\tmp\\test4.txt等都是合法的带相对路径的文件名。

使用流类的构造函数打开文件

定义流对象时，在构造函数中给出文件名和打开模式也可以打开文件。以 ifstream 类为例，它有如下构造函数：

1
ifstream::ifstream (const char* szFileName, int mode = ios::in, int);

第一个参数是指向文件名的指针；第二个参数是打开文件的模式标记，默认值为ios::in; 第三个参数是整型的，也有默认值，一般极少使用。

在定义流对象时打开文件的示例程序如下（用流类的构造函数打开文件）：

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#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
int main()
{
    ifstream inFile("c:\\tmp\\test.txt", ios::in);
    if (inFile)
        inFile.close();
    else
        cout << "test.txt doesn't exist" << endl;
    ofstream oFile("test1.txt", ios::out);
    if (!oFile)
        cout << "error 1";
    else
        oFile.close();
    fstream oFile2("tmp\\test2.txt", ios::out | ios::in);
    if (!oFile2)
        cout << "error 2";
    else
        oFile.close();
    return 0;
}

注意，当不再对打开的文件进行任何操作时，应及时调用 close() 成员方法关闭文件。有关该方法的用法，后续会做详细讲解。

文件的关闭

close() 方法的用法很简单，其语法格式如下：

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void close( )

该方法既不需要传递任何参数，也没有返回值。

当文件流对象的生命周期结束时，会自行调用析构函数，此函数内部会先调用 close() 方法切断文件流对象与任何文件的关联，最后才销毁它。

那么，既然文件流对象自行销毁时会隐式调用 close() 方法，是不是就不用显式调用 close() 方法了呢？

当然不是。在实际进行文件操作的过程中，对于打开的文件，要及时调用 close() 方法将其关闭，否则很可能会导致读写文件失败。

flush()刷新缓冲区

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void flush();

C++ 中使用 open() 打开的文件，在读写操作执行完毕后，应及时调用 close() 方法关闭文件，或者对文件执行写操作后及时调用 flush() 方法刷新输出流缓冲区。

文件读写

C++ 标准库中，提供了 2 套读写文件的方法组合，分别是：

  • 使用 >> 和 << 读写文件：适用于以文本形式读写文件；
  • 使用 read() 和 write() 成员方法读写文件：适用于以二进制形式读写文件。

>>和<<读写文本文件

stream 或者 ifstream 类负责实现对文件的读取，它们内部都对 >> 输出流运算符做了重载；同样，fstream 和 ofstream 类负责实现对文件的写入，它们的内部也都对 << 输出流运算符做了重载。

当 fstream 或者 ifstream 类对象打开文件（通常以 ios::in 作为打开模式）之后，就可以直接借助 >> 输入流运算符，读取文件中存储的字符（或字符串）；当 fstream 或者 ofstream 类对象打开文件（通常以 ios::out 作为打开模式）后，可以直接借助 << 输出流运算符向文件中写入字符（或字符串）。

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#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
int main()
{
    int x,sum=0;
    ifstream srcFile("in.txt", ios::in); //以文本模式打开in.txt备读
    if (!srcFile) { //打开失败
        cout << "error opening source file." << endl;
        return 0;
    }
    ofstream destFile("out.txt", ios::out); //以文本模式打开out.txt备写
    if (!destFile) {
        srcFile.close(); //程序结束前不能忘记关闭以前打开过的文件
        cout << "error opening destination file." << endl;
        return 0;
    }
    //可以像用cin那样用ifstream对象
    while (srcFile >> x) {
        sum += x;
        //可以像 cout 那样使用 ofstream 对象
        destFile << x << " ";
    }
    cout << "sum：" << sum << endl;
    destFile.close();
    srcFile.close();
    return 0;
}

read()和write()读写二进制文件

ofstream 和 fstream 的 write() 成员方法实际上继承自 ostream 类，其功能是将内存中 buffer 指向的 count 个字节的内容写入文件，基本格式如下：

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ostream & write(char* buffer, int count);

其中，buffer 用于指定要写入文件的二进制数据的起始位置；count 用于指定写入字节的个数。

ifstream 和 fstream 的 read() 方法实际上继承自 istream 类，其功能正好和 write() 方法相反，即从文件中读取 count 个字节的数据。该方法的语法格式如下

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istream & read(char* buffer, int count);

其中，buffer 用于指定读取字节的起始位置，count 指定读取字节的个数。同样，该方法也会返回一个调用该方法的对象的引用。

get()和put()字符读写文件

在某些特殊的场景中，我们可能需要逐个读取文件中存储的字符，或者逐个将字符存储到文件中。这种情况下，就可以调用 get() 和 put() 成员方法实现。

当 fstream 和 ofstream 文件流对象调用 put() 方法时，该方法的功能就变成了向指定文件中写入单个字符。put() 方法的语法格式如下：

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ostream& put (char c);

其中，c 用于指定要写入文件的字符。该方法会返回一个调用该方法的对象的引用形式。例如，obj.put() 方法会返回 obj 这个对象的引用。

当 fstream 和 ifstream 文件流对象调用 get() 方法时，其功能就变成了从指定文件中读取单个字符（还可以读取指定长度的字符串）。值得一提的是，get() 方法的语法格式有很多（请猛击这里了解详情），这里仅介绍最常用的 2 种：

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int get();
istream& get (char& c);

其中，第一种语法格式的返回值就是读取到的字符，只不过返回的是它的 ASCII 码，如果碰到输入的末尾，则返回值为 EOF。第二种语法格式需要传递一个字符变量，get() 方法会自行将读取到的字符赋值给这个变量。

getline()：从文件中读取一行字符串

当文件流对象调用 getline() 方法时，该方法的功能就变成了从指定文件中读取一行字符串。该方法有以下 2 种语法格式：

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istream & getline(char* buf, int bufSize);
istream & getline(char* buf, int bufSize, char delim);

其中，第一种语法格式用于从文件输入流缓冲区中读取 bufSize-1 个字符到 buf，或遇到 \n 为止（哪个条件先满足就按哪个执行），该方法会自动在 buf 中读入数据的结尾添加 ‘\0’。

移动和获取文件读写指针（seekp、seekg、tellg、tellp）

在读写文件时，有时希望直接跳到文件中的某处开始读写，这就需要先将文件的读写指针指向该处，然后再进行读写。

  • ifstream 类和 fstream 类有 seekg 成员函数，可以设置文件读指针的位置；
  • ofstream 类和 fstream 类有 seekp 成员函数，可以设置文件写指针的位置。

所谓“位置”，就是指距离文件开头有多少个字节。文件开头的位置是 0。

这两个函数的原型如下：

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ostream & seekp (int offset, int mode);
istream & seekg (int offset, int mode);

mode 代表文件读写指针的设置模式，有以下三种选项：

  • ios::beg：让文件读指针（或写指针）指向从文件开始向后的 offset 字节处。offset 等于 0 即代表文件开头。在此情况下，offset 只能是非负数。
  • ios::cur：在此情况下，offset 为负数则表示将读指针（或写指针）从当前位置朝文件开头方向移动 offset 字节，为正数则表示将读指针（或写指针）从当前位置朝文件尾部移动 offset字节，为 0 则不移动。
  • ios::end：让文件读指针（或写指针）指向从文件结尾往前的 |offset|（offset 的绝对值）字节处。在此情况下，offset 只能是 0 或者负数。

此外，我们还可以得到当前读写指针的具体位置：

  • ifstream 类和 fstream 类还有 tellg 成员函数，能够返回文件读指针的位置；
  • ofstream 类和 fstream 类还有 tellp 成员函数，能够返回文件写指针的位置。

这两个成员函数的原型如下：

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int tellg();
int tellp();

要获取文件长度，可以用 seekg 函数将文件读指针定位到文件尾部，再用 tellg 函数获取文件读指针的位置，此位置即为文件长度。