C++ 文件和流

在C++中，文件是一种重要的数据存储方式，其可以经过修改和保存，以及交换与共享。C++提供了文件操作的库函数，将文件读取和写入操作变得非常简单。此外，C++还提供了流（stream）的概念，使得文件的读取和写入操作更加灵活和高效。

文件操作

打开和关闭文件

C++中通过fstream来操作文件，需要包含头文件<fstream>。下面是一个例子：

#include <fstream>
#include <iostream>

int main() {
    std::ofstream file("example.txt");  // 打开文件
    if (file.is_open()) {  // 判断文件是否打开成功
        file << "Hello world!";  // 写入文件
        file.close();  // 关闭文件
    } else {
        std::cout << "File opening failed" << std::endl;
    }
    return 0;
}

在上面的例子中，我们用std::ofstream来创建一个文件流对象，通过文件名参数来指定文件的名称，并打开文件。在打开文件的过程中，我们需要检查文件是否成功打开。如果打开成功，则可以使用<<运算符来将数据写入文件；否则，需要给出相应的错误提示，停止程序。

在文件读取的过程中，需要使用std::ifstream来创建文件流对象，从而读取文件中的数据。另外，也可以使用std::fstream来同时进行文件的读写操作。

写入和读取文件

在C++中，文件的读写操作可以通过输入和输出流来实现。输入和输出流分别对应文本文件和二进制文件，可以使用std::ofstream和std::ifstream来实现。

下面是一个写入文件的例子：

#include <fstream>
#include <iostream>

int main() {
    std::ofstream file("example.txt");  // 打开文件
    if (file.is_open()) {
        file << "Hello world!";
        file.close();
    } else {
        std::cout << "File opening failed" << std::endl;
    }
    return 0;
}

在上面的例子中，我们创建了一个std::ofstream对象，使用<<运算符将数据写入文件。在写入完毕后，我们需要调用close()函数来关闭文件流。

下面是一个读取文件的例子：

#include <fstream>
#include <iostream>

int main() {
    std::ifstream file("example.txt");  // 打开文件
    if (file.is_open()) {
        std::string line;
        while (std::getline(file, line)) {  // 逐行读取文件内容
            std::cout << line << std::endl;
        }
        file.close();
    } else {
        std::cout << "File opening failed" << std::endl;
    }
    return 0;
}

在上面的例子中，我们创建了一个std::ifstream对象，使用getline()函数来逐行读取文件内容，并打印输出到控制台。

文件指针

在C++中，文件间读写操作都是通过文件指针（File pointer）来实现的。文件指针指向文件中的某一个位置，可以在这个位置上进行读写操作。C++提供了seekg()和seekp()函数来移动文件指针。其中，seekg()用于移动输入文件指针，seekp()用于移动输出文件指针。

下面是一个示例程序：

#include <fstream>
#include <iostream>

int main() {
    std::fstream file("example.txt", std::ios::in | std::ios::out);
    if (file.is_open()) {
        file.seekp(6);  // 移动输出文件指针至第7个字符位置
        file << "C++";  // 将C++插入到文本中
        file.seekg(0);  // 移动输入文件指针至文件开头
        std::string line;
        while (std::getline(file, line)) {
            std::cout << line << std::endl;  // 打印修改后的内容
        }
        file.close();
    } else {
        std::cout << "File opening failed" << std::endl;
    }
    return 0;
}

在上面的例子中，我们创建了一个std::fstream对象，并传入了两个参数：一个是文件名，一个是打开模式。在打开模式中，我们分别指定了std::ios::in和std::ios::out，表示我们需要同时对文件进行读写操作。

在程序中，我们使用seekp()函数将输出文件指针移动至第7个位置，使用<<运算符将字符串C++插入到文件中。然后，我们使用seekg()将输入文件指针移动至文件开头，使用getline()函数逐行读取并打印修改后的内容。最后，我们调用close()函数关闭文件流。

流操作

在C++中，流（stream）是一种广泛使用的数据传输方法，其可以自由地流动数据。在C++中，流分为输入流和输出流两种类型，我们可以通过流操作符（<<和>>）来实现对流的读写操作。除此之外，C++还提供了一些实用的流控制器，使得流的读写操作更加高效和灵活。

输出流

在C++中，我们可以使用标准输出流（std::cout）来实现向控制台输出内容：

#include <iostream>

int main() {
    std::cout << "Hello world!" << std::endl;
    return 0;
}

在上面的例子中，我们使用流操作符（<<）将字符串Hello world!输出到控制台，并用换行符（std::endl）将光标移动到下一行。同样的，我们也可以使用<<运算符将其他数据类型输出到控制台：

#include <iostream>

int main() {
    int x = 10;
    double y = 3.14;
    std::cout << "x = " << x << ", y = " << y << std::endl;
    return 0;
}

在上面的例子中，我们用逗号分隔多个输出内容，将其依次输出到控制台。

输入流

在C++中，我们可以使用标准输入流（std::cin）来实现从控制台输入内容：

#include <iostream>

int main() {
    int x;
    std::cout << "Please enter a number: ";
    std::cin >> x;
    std::cout << "The number you entered is: " << x << std::endl;
    return 0;
}

在上面的例子中，我们使用流操作符（>>）将用户输入的内容存储到变量x中，并输出到控制台。

文件流

在C++中，我们可以使用文件流来实现对文件的读写操作。文件流分为输入文件流（std::ifstream）和输出文件流（std::ofstream），我们可以使用它们来分别打开文件的读取和写入操作。

下面是一个写入二进制文件的例子：

#include <fstream>
#include <iostream>

struct Person {
    char name[20];
    int age;
};

int main() {
    std::ofstream file("example.dat", std::ios::binary);  // 打开二进制文件
    if (file.is_open()) {
        Person p{"Tom", 20};
        file.write(reinterpret_cast<char*>(&p), sizeof(Person));  // 写入二进制数据
        file.close();
    } else {
        std::cout << "File opening failed" << std::endl;
    }
    return 0;
}

在上面的例子中，我们创建了一个std::ofstream对象，并传入了两个参数：一个是文件名，一个是打开模式（std::ios::binary表示二进制模式）。在写入操作中，我们使用write()函数将结构体Person的数据写入到文件中，调用close()函数关闭文件流。

下面是一个读取二进制文件的例子：

#include <fstream>
#include <iostream>

struct Person {
    char name[20];
    int age;
};

int main() {
    std::ifstream file("example.dat", std::ios::binary);  // 打开二进制文件
    if (file.is_open()) {
        Person p;
        file.read(reinterpret_cast<char*>(&p), sizeof(Person));  // 读取二进制数据
        std::cout << "name: " << p.name << ", age: " << p.age << std::endl;
        file.close();
    } else {
        std::cout << "File opening failed" << std::endl;
    }
    return 0;
}

在上面的例子中，我们创建了一个std::ifstream对象，并传入了两个参数：一个是文件名，一个是打开模式（std::ios::binary表示二进制模式）。在读取操作中，我们使用read()函数从文件中读取Person结构体的数据，并打印输出到控制台。最后，我们调用close()函数关闭文件流。

流控制器

在C++中，我们可以使用流控制器（stream manipulator）来控制流的读写操作。流控制器是一种特殊的函数，通常使用std::前缀来引用。下面是一些常见的流控制器：

• std::endl：添加换行符并刷新流；
• std::setw(n)：设置下一个输出值的宽度为n个字符；
• std::setfill(c)：设置空格填充字符为c；
• std::setprecision(n)：设置浮点数输出精度为n位小数。

下面是一个使用流控制器的例子：

#include <iostream>
#include <iomanip>

int main() {
    double x = 3.141592653589793;
    std::cout << std::setprecision(3) << std::setw(10) << std::setfill('0') << x << std::endl;
    return 0;
}

在上面的例子中，我们使用std::setprecision()来设置浮点数的输出精度为3位小数；使用std::setw()来设置输出宽度为10个字符；使用std::setfill()来设置空格填充字符为0。最后，我们使用std::endl输出换行符并刷新流。 输出结果为：

00003.14

总结

本文介绍了C++中的文件和流操作。我们学习了如何打开和关闭文件，如何读写文件，以及如何操作文件指针；同时，我们也了解了输入流、输出流以及文件流的使用方法。最后，我们还介绍了流控制器的概念，以及如何使用流控制器来控制流的读写操作。