C++文件操做詳解（ifstream、ofstream、fstream）

C++ 經過如下幾個類支持文件的輸入輸出：

ofstream: 寫操做（輸出）的文件類 (由ostream引伸而來) 
ifstream: 讀操做（輸入）的文件類(由istream引伸而來) 
fstream: 可同時讀寫操做的文件類 (由iostream引伸而來) 
打開文件(Open a file)

對這些類的一個對象所作的第一個操做一般就是將它和一個真正的文件聯繫起來，也就是說打開一個文件。被打開的文件在程序中由一個流對象(stream object)來表示 (這些類的一個實例) ，而對這個流對象所作的任何輸入輸出操做實際就是對該文件所作的操做。

要經過一個流對象打開一個文件，咱們使用它的成員函數open()：

void open (const char * filename, openmode mode);

這裏filename 是一個字符串，表明要打開的文件名，mode 是如下標誌符的一個組合：

ios::in 爲輸入(讀)而打開文件 
ios::out 爲輸出(寫)而打開文件 
ios::ate 初始位置：文件尾 
ios::app 全部輸出附加在文件末尾 
ios::trunc 若是文件已存在則先刪除該文件 
ios::binary 二進制方式

這些標識符能夠被組合使用，中間以」或」操做符(|)間隔。例如，若是咱們想要以二進制方式打開文件"example.bin" 來寫入一些數據，咱們能夠經過如下方式調用成員函數open（）來實現：

ofstream file;

file.open ("example.bin", ios::out | ios::app | ios::binary);

ofstream, ifstream 和 fstream全部這些類的成員函數open 都包含了一個默認打開文件的方式，這三個類的默認方式各不相同：

類 參數的默認方式 
ofstream ios::out | ios::trunc 
ifstream ios::in 
fstream ios::in | ios::out

只有當函數被調用時沒有聲明方式參數的狀況下，默認值纔會被採用。若是函數被調用時聲明瞭任何參數，默認值將被徹底改寫，而不會與調用參數組合。

因爲對類ofstream, ifstream 和 fstream 的對象所進行的第一個操做一般都是打開文件，這些類都有一個構造函數能夠直接調用open 函數，並擁有一樣的參數。這樣，咱們就能夠經過如下方式進行與上面一樣的定義對象和打開文件的操做：

ofstream file ("example.bin", ios::out | ios::app | ios::binary);

兩種打開文件的方式都是正確的。

你能夠經過調用成員函數is_open()來檢查一個文件是否已經被順利的打開了：

bool is_open();

它返回一個布爾(bool)值，爲真（true）表明文件已經被順利打開，假( false )則相反。

關閉文件(Closing a file)

當文件讀寫操做完成以後，咱們必須將文件關閉以使文件從新變爲可訪問的。關閉文件須要調用成員函數close()，它負責將緩存中的數據排放出來並關閉文件。它的格式很簡單：

void close ();

這個函數一旦被調用，原先的流對象(stream object)就能夠被用來打開其它的文件了，這個文件也就能夠從新被其它的進程(process)全部訪問了。

爲防止流對象被銷燬時還聯繫着打開的文件，析構函數(destructor)將會自動調用關閉函數close。

文本文件(Text mode files)

類ofstream, ifstream 和fstream 是分別從ostream, istream 和iostream 中引伸而來的。這就是爲何 fstream 的對象可使用其父類的成員來訪問數據。

通常來講，咱們將使用這些類與同控制檯(console)交互一樣的成員函數(cin 和 cout)來進行輸入輸出。以下面的例題所示，咱們使用重載的插入操做符<<：

// writing on a text file

#include <fiostream.h>

int main () {

ofstream examplefile ("example.txt");

if (examplefile.is_open()) {

examplefile << "This is a line.\n";

examplefile << "This is another line.\n";

examplefile.close();

}

return 0;

}
 file example.txt 
This is a line.

This is another line. 
 

從文件中讀入數據也能夠用與 cin的使用一樣的方法：

// reading a text file

#include <iostream.h>

#include <fstream.h>

#include <stdlib.h>

int main () {

char buffer[256];

ifstream examplefile ("example.txt");

if (! examplefile.is_open())

{ cout << "Error opening file"; exit (1); }

while (! examplefile.eof() ) {

examplefile.getline (buffer,100);

cout << buffer << endl;

}

return 0;

}
 This is a line. 
This is another line. 
 

上面的例子讀入一個文本文件的內容，而後將它打印到屏幕上。注意咱們使用了一個新的成員函數叫作eof ，它是ifstream 從類 ios 中繼承過來的，當到達文件末尾時返回true 。

狀態標誌符的驗證(Verification of state flags)

除了eof()之外，還有一些驗證流的狀態的成員函數（全部都返回bool型返回值）：

bad() 
若是在讀寫過程當中出錯，返回 true 。例如：當咱們要對一個不是打開爲寫狀態的文件進行寫入時，或者咱們要寫入的設備沒有剩餘空間的時候。

fail() 
除了與bad() 一樣的狀況下會返回 true 之外，加上格式錯誤時也返回true ，例如當想要讀入一個整數，而得到了一個字母的時候。

eof() 
若是讀文件到達文件末尾，返回true。

good() 
這是最通用的：若是調用以上任何一個函數返回true 的話，此函數返回 false 。

要想重置以上成員函數所檢查的狀態標誌，你可使用成員函數clear()，沒有參數。

得到和設置流指針(get and put stream pointers)

全部輸入/輸出流對象(i/o streams objects)都有至少一個流指針：

ifstream， 相似istream, 有一個被稱爲get pointer的指針，指向下一個將被讀取的元素。 
ofstream, 相似 ostream, 有一個指針 put pointer ，指向寫入下一個元素的位置。 
fstream, 相似 iostream, 同時繼承了get 和 put 
咱們能夠經過使用如下成員函數來讀出或配置這些指向流中讀寫位置的流指針：

tellg() 和 tellp() 
這兩個成員函數不用傳入參數，返回pos_type 類型的值(根據ANSI-C++ 標準) ，就是一個整數，表明當前get 流指針的位置 (用tellg) 或 put 流指針的位置(用tellp).

seekg() 和seekp() 
這對函數分別用來改變流指針get 和put的位置。兩個函數都被重載爲兩種不一樣的原型：

seekg ( pos_type position );

seekp ( pos_type position );

使用這個原型，流指針被改變爲指向從文件開始計算的一個絕對位置。要求傳入的參數類型與函數 tellg 和tellp 的返回值類型相同。

seekg ( off_type offset, seekdir direction );

seekp ( off_type offset, seekdir direction );

使用這個原型能夠指定由參數direction決定的一個具體的指針開始計算的一個位移(offset)。它能夠是：

ios::beg 從流開始位置計算的位移 
ios::cur 從流指針當前位置開始計算的位移 
ios::end 從流末尾處開始計算的位移

流指針 get 和 put 的值對文本文件(text file)和二進制文件(binary file)的計算方法都是不一樣的，由於文本模式的文件中某些特殊字符可能被修改。因爲這個緣由，建議對以文本文件模式打開的文件老是使用seekg 和 seekp的第一種原型，並且不要對tellg 或 tellp 的返回值進行修改。對二進制文件，你能夠任意使用這些函數，應該不會有任何意外的行爲產生。

如下例子使用這些函數來得到一個二進制文件的大小：

// obtaining file size

#include <iostream.h>

#include <fstream.h>

const char * filename = "example.txt";

int main () {

long l,m;

ifstream file (filename, ios::in|ios::binary);

l = file.tellg();

file.seekg (0, ios::end);

m = file.tellg();

file.close();

cout << "size of " << filename;

cout << " is " << (m-l) << " bytes.\n";

return 0;

}
 size of example.txt is 40 bytes. 

二進制文件(Binary files)

在二進制文件中，使用<< 和>>，以及函數（如getline）來操做符輸入和輸出數據，沒有什麼實際意義，雖然它們是符合語法的。

文件流包括兩個爲順序讀寫數據特殊設計的成員函數：write 和 read。第一個函數 (write) 是ostream 的一個成員函數，都是被ofstream所繼承。而read 是istream 的一個成員函數，被ifstream 所繼承。類 fstream 的對象同時擁有這兩個函數。它們的原型是：

write ( char * buffer, streamsize size );

read ( char * buffer, streamsize size );

這裏 buffer 是一塊內存的地址，用來存儲或讀出數據。參數size 是一個整數值，表示要從緩存（buffer）中讀出或寫入的字符數。

// reading binary file

#include <iostream>

#include <fstream.h>

const char * filename = "example.txt";

int main () {

char * buffer;

long size;

ifstream file (filename, ios::in|ios::binary|ios::ate);

size = file.tellg();

file.seekg (0, ios::beg);

buffer = new char [size];

file.read (buffer, size);

file.close();

cout << "the complete file is in a buffer";

delete[] buffer;

return 0;

}
 The complete file is in a buffer 

 

當咱們對文件流進行操做的時候，它們與一個streambuf 類型的緩存(buffer)聯繫在一塊兒。這個緩存（buffer）實際是一塊內存空間，做爲流(stream)和物理文件的媒介。例如，對於一個輸出流，每次成員函數put (寫一個單個字符)被調用，這個字符不是直接被寫入該輸出流所對應的物理文件中的，而是首先被插入到該流的緩存（buffer）中。

當緩存被排放出來(flush)時，它裏面的全部數據或者被寫入物理媒質中（若是是一個輸出流的話），或者簡單的被抹掉(若是是一個輸入流的話)。這個過程稱爲同步(synchronization)，它會在如下任一狀況下發生：

當文件被關閉時: 在文件被關閉以前，全部尚未被徹底寫出或讀取的緩存都將被同步。 
當緩存buffer 滿時:緩存Buffers 有必定的空間限制。當緩存滿時，它會被自動同步。 
控制符明確指明:當遇到流中某些特定的控制符時，同步會發生。這些控制符包括：flush 和endl。 
明確調用函數sync(): 調用成員函數sync() (無參數)能夠引起當即同步。這個函數返回一個int 值，等於-1 表示流沒有聯繫的緩存或操做失敗。 
在C++中，有一個stream這個類，全部的I/O都以這個「流」類爲基礎的，包括咱們要認識的文件I/O，stream這個類有兩個重要的運算符：

一、插入器(<<)

向流輸出數據。好比說系統有一個默認的標準輸出流(cout)，通常狀況下就是指的顯示器，因此，cout<<"Write Stdout"<<'n';就表示把字符串"Write Stdout"和換行字符('n')輸出到標準輸出流。

二、析取器(>>)

從流中輸入數據。好比說系統有一個默認的標準輸入流(cin)，通常狀況下就是指的鍵盤，因此，cin>>x;就表示從標準輸入流中讀取一個指定類型(即變量x的類型)的數據。

在C++中，對文件的操做是經過stream的子類fstream(file stream)來實現的，因此，要用這種方式操做文件，就必須加入頭文件fstream.h。下面就把此類的文件操做過程一一道來。

1、打開文件

在fstream類中，有一個成員函數open()，就是用來打開文件的，其原型是：

void open(const char* filename,int mode,int access);

參數：

filename： 要打開的文件名

mode： 要打開文件的方式

access： 打開文件的屬性

打開文件的方式在類ios(是全部流式I/O類的基類)中定義，經常使用的值以下：

ios::app： 以追加的方式打開文件

ios::ate： 文件打開後定位到文件尾，ios:app就包含有此屬性

ios::binary： 以二進制方式打開文件，缺省的方式是文本方式。兩種方式的區別見前文

ios::in： 文件以輸入方式打開

ios::out： 文件以輸出方式打開

ios::nocreate： 不創建文件，因此文件不存在時打開失敗

ios::noreplace：不覆蓋文件，因此打開文件時若是文件存在失敗

ios::trunc： 若是文件存在，把文件長度設爲0

能夠用「或」把以上屬性鏈接起來，如ios::out|ios::binary

打開文件的屬性取值是：

0：普通文件，打開訪問

1：只讀文件

2：隱含文件

4：系統文件

能夠用「或」或者「+」把以上屬性鏈接起來 ，如3或1|2就是以只讀和隱含屬性打開文件。

例如：以二進制輸入方式打開文件c:config.sys

fstream file1;

file1.open("c:config.sys",ios::binary|ios::in,0);

若是open函數只有文件名一個參數，則是以讀/寫普通文件打開，即：

file1.open("c:config.sys");<=>file1.open("c:config.sys",ios::in|ios::out,0);

另外，fstream還有和open()同樣的構造函數，對於上例，在定義的時侯就能夠打開文件了：

fstream file1("c:config.sys");

特別提出的是，fstream有兩個子類：ifstream(input file stream)和ofstream(outpu file stream)，ifstream默認以輸入方式打開文件，而ofstream默認以輸出方式打開文件。

ifstream file2("c:pdos.def");//以輸入方式打開文件

ofstream file3("c:x.123");//以輸出方式打開文件

因此，在實際應用中，根據須要的不一樣，選擇不一樣的類來定義：若是想以輸入方式打開，就用ifstream來定義；若是想以輸出方式打開，就用ofstream來定義；若是想以輸入/輸出方式來打開，就用fstream來定義。

2、關閉文件

打開的文件使用完成後必定要關閉，fstream提供了成員函數close()來完成此操做，如：file1.close();就把file1相連的文件關閉。

3、讀寫文件

讀寫文件分爲文本文件和二進制文件的讀取，對於文本文件的讀取比較簡單，用插入器和析取器就能夠了；而對於二進制的讀取就要複雜些，下要就詳細的介紹這兩種方式

一、文本文件的讀寫

文本文件的讀寫很簡單：用插入器(<<)向文件輸出；用析取器(>>)從文件輸入。假設file1是以輸入方式打開，file2以輸出打開。示例以下：

file2<<"I Love You";//向文件寫入字符串"I Love You"

int i;

file1>>i;//從文件輸入一個整數值。

這種方式還有一種簡單的格式化能力，好比能夠指定輸出爲16進制等等，具體的格式有如下一些

操縱符 功能 輸入/輸出

dec 格式化爲十進制數值數據 輸入和輸出

endl 輸出一個換行符並刷新此流 輸出

ends 輸出一個空字符 輸出

hex 格式化爲十六進制數值數據 輸入和輸出

oct 格式化爲八進制數值數據 輸入和輸出

setpxecision(int p) 設置浮點數的精度位數 輸出

好比要把123看成十六進制輸出：file1<<hex<<123;要把3.1415926以5位精度輸出：file1<<setpxecision(5)<<3.1415926。

二、二進制文件的讀寫

①put()

put()函數向流寫入一個字符，其原型是ofstream &put(char ch)，使用也比較簡單，如file1.put('c');就是向流寫一個字符'c'。

②get()

get()函數比較靈活，有3種經常使用的重載形式：

一種就是和put()對應的形式：ifstream &get(char &ch);功能是從流中讀取一個字符，結果保存在引用ch中，若是到文件尾，返回空字符。如file2.get(x);表示從文件中讀取一個字符，並把讀取的字符保存在x中。

另外一種重載形式的原型是： int get();這種形式是從流中返回一個字符，若是到達文件尾，返回EOF，如x=file2.get();和上例功能是同樣的。

還 有一種形式的原型是：ifstream &get(char *buf,int num,char delim='n')；這種形式把字符讀入由 buf 指向的數組，直到讀入了 num 個字符或遇到了由 delim 指定的字符，若是沒使用 delim 這個參數，將使用缺省值換行符'n'。例如：

file2.get(str1,127,'A');//從文件中讀取字符到字符串str1，當遇到字符'A'或讀取了127個字符時終止。

③讀寫數據塊

要讀寫二進制數據塊，使用成員函數read()和write()成員函數，它們原型以下：

read(unsigned char *buf,int num);

write(const unsigned char *buf,int num);

read() 從文件中讀取 num 個字符到 buf 指向的緩存中，若是在還未讀入 num 個字符時就到了文件尾，能夠用成員函數 int gcount();來取得實際讀取的字符數；而 write() 從buf 指向的緩存寫 num 個字符到文件中，值得注意的是緩存的類型是 unsigned char *，有時可能須要類型轉換。

例：

unsigned char str1[]="I Love You";

int n[5];

ifstream in("xxx.xxx");

ofstream out("yyy.yyy");

out.write(str1,strlen(str1));//把字符串str1所有寫到yyy.yyy中

in.read((unsigned char*)n,sizeof(n));//從xxx.xxx中讀取指定個整數，注意類型轉換

in.close();out.close();

4、檢測EOF

成員函數eof()用來檢測是否到達文件尾，若是到達文件尾返回非0值，不然返回0。原型是int eof();

例： if(in.eof())ShowMessage("已經到達文件尾！");

5、文件定位

和C的文件操做方式不一樣的是，C++ I/O系統管理兩個與一個文件相聯繫的指針。一個是讀指針，它說明輸入操做在文件中的位置；另外一個是寫指針，它下次寫操做的位置。每次執行輸入或輸出時，相應的指針自動變化。因此，C++的文件定位分爲讀位置和寫位置的定位，對應的成員函數是 seekg()和 seekp()，seekg()是設置讀位置，seekp是設置寫位置。它們最通用的形式以下：

istream &seekg(streamoff offset,seek_dir origin);

ostream &seekp(streamoff offset,seek_dir origin);

streamoff定義於 iostream.h 中，定義有偏移量 offset 所能取得的最大值，seek_dir 表示移動的基準位置，是一個有如下值的枚舉：

ios::beg： 文件開頭

ios::cur： 文件當前位置

ios::end： 文件結尾

這兩個函數通常用於二進制文件，由於文本文件會由於系統對字符的解釋而可能與預想的值不一樣。

例：file1.seekg(1234,ios::cur);//把文件的讀指針從當前位置向後移1234個字節

file2.seekp(1234,ios::beg);//把文件的寫指針從文件開頭向後移1234個字節