C++文件输入输出流fstream的用法

2022-10-03 10:49:56

原文链接：https://www.dyxmq.cn/program/code/c-cpp/the-usage-of-fstream-in-cpp.html

一、文件流

C++的IO类中定义了三个文件读写流fstream、ifstream以及ofstream，它们都继承于相同的父类istream，通过不同的实现以实现不同的文件流操作。

三者的区别为：

ifstream：从文件读取数据
ofstream：从文件写入数据
fstream：既可以读数据、又可以写数据

1.1 IO接口和读写模式

三个文件流实现了以下几个函数接口：

函数名	用途
open(s, mode)	以mode模式打开文件s
close()	关闭文件流
is_open()	返回文件是否已经打开
read(buff, size)	读入最多size字节数据到buff中
write(buff, size)	写入size字节数据到文件中

在使用open的时候，可以只传入文件s，不指定打开模式。如果不指定模式，系统会自动根据文件类型选择默认的打开模式。同时，除了open()的方式打开文件以外，还可以在对象构造的时候打开文件：

ofstream output("/tmp/test.txt", ios::out);

ios::out表示已只读方式打开文件，对应unix c中的O_WRONLY模式。在C++中，有以下读写模式可以选择：

模式	说明
ios::in	以读方式打开
ios::out	以写方式打开
ios::app	以追加写方式打开
ios::trunc	以截断方式打开文件
ios:binary	以二进制方式打开文件
ios::ate	打开文件后指针定位到文件尾

这些模式可以单独使用，也可以组合使用，如果需要组合使用，使用逻辑操作符|或起来即可。这里要特别注意的是ios::out模式默认会截断文件，也就是说，ios::out和ios::out | ios::trunc效果是一样的，都会将文件截断。如果不希望以截断方式打开文件时，则需要设置读写模式为ios::out | ios::app，以这种模式打开文件后，数据会以追加的方式写入到文件。

1.2 读写文件示例

写文件

// 写文件
void write_file() {
  ofstream output;
  // 待写入数据
  string output_data = "HelloWorld\nWelcome To Tencent\n";

  // 打开文件
  output.open("test.txt", ios::out);

  // 写入数据
  output.write(output_data.c_str(), output_data.size());

  // 关闭文件
  output.close();
}

读文件

void read_file() {
  ifstream input;
  char input_data[1024];

  // 打开文件
  input.open("test.txt", ios::in);

  // 读取数据
  input.read(input_data, 1024);

  // 打印读取到的数据
  cout << input_data;

  // 关闭文件
  input.close();
}

打印结果：

1.3 以IO操作符读写数据

三个IO操作类都继承于istream，可以直接使用IO操作符（<<和>>）来进行文件读写。

ofstream output("test.txt");
ifstream input("test.txt");
std::string input_data;

output << "HelloWorld\n";
output.close();

input >> input_data;
cout << input_data;
input.close();

return 0;

注意：在使用IO操作符从文件读取数据的时候，数据输入的对象可以是字符串，也可以是对应的数据类型（如int）。如果输入到字符串，默认是读到空白字符的时候就停止了，需要通过循环控制读取后面的数据。

二、流状态

流在执行IO操作的时候，会根据不同的情况产生不同的状态码，如：

状态位	说明
strm::badbit	流已崩溃
strm::failgit	IO已崩溃
strm::eofbit	已经读到文件尾
strm::goodbit	一切正常，没有异常

我们可以使用已经封装好的函数bad()/fail()/eof()/good()来判断当前IO是否已经达到某种状态，如判断文件是否已经读到结束。同时，我们还可以使用clear()函数来清除当前IO对象的状态位，当流已崩溃（如将流中的字符串对象读到一个int对象上）时，可以手动来清除状态位继续往下读取。

示例，使用eof标志位判断文件是否读完成

ofstream output("test.txt");
ifstream input("test.txt");
std::string input_data;

output << "Hello World\n";
output.close();

while (!input.eof()) {  // 没有读到文件尾就一直读取
  input_data.clear();

  input >> input_data;  // 读到空白符就停止
  // 过滤掉空行
  if (input_data == "") continue;

  cout << input_data << endl;
}
input.close();

因为使用IO操作符从流中读取数据默认遇到空行就停止，所以Hello World\n字符串需要读三次才能读完，第一次是Hello，第二次是World，第三次是换行后的空行，所以，最后的输出结果是：

三、getline一次读一行

流对象中内置了getline()成员方法可以一次读一行数据到字符串数组中，需要传入一个字符数组和最大长度size：

  ifstream input("test.txt", ios::in);
  char buff[1024];
  while (!input.eof()) {
    input.getline(buff, 1024);
    cout << buff << endl;
  }

这个成员方法可以实现一次读一行的操作，但是只支持C风格的字符串传入，无法支持C++中的string类型。这里可以使用系统库的getline()函数来实现，系统库中有一个getline()函数可以直接从IO流中读取一行数据到string中：

ifstream input("test.txt", ios::in);
std::string input_data;
while (!input.eof()) {
  getline(input, input_data);
  cout << input_data << endl;
}

上面两个实现都可以正常按行输出文件内容：

四、fstream和文件指针

当使用fstream流时，对象既可以写入文件，也可以读取文件。此时读写文件指针是公共的，写入文件会导致指针后移，再读就会从当前位置重新读取（读到垃圾数据）。为了避免这个问题，可以使用seekp和seekg来移动文件指针：

fstream file("test.txt", ios::in | ios::out);
string input_data;

file << "HelloWorld\n" << unitbuf;

// 移动读指针到文件开始处
file.seekg(0, ios::beg);
file >> input_data;
cout << input_data

五、错误处理

5.1 读取文件失败了，应该如何判断

执行完open操作后，直接判断对象是否为真即可确定打开文件是否失败。出现错误后，可以使用errno输出错误原因。

例如，打开一个不存在的文件：

ifstream input("aabbcc.txt", ios::in);
if (!input) {
  cout << "open fail error: " << strerror(errno) << endl;
}

输出结果会打印出文件不存在的错误：

码农公寓