C++入門 -- 文件流操作

參考

計算機科學的角度來看，所有的文件都是由二進制位組成的，都是二進制文件。文本文件和其他二進制文件只是格式不同而已。

C++ 標准庫中還專門提供了 3 個類用於實現文件操作，它們統稱為文件流類，這 3 個類分別為：

• ifstream：專用於從文件中讀取數據；
• ofstream：專用於向文件中寫入數據；
• fstream：既可用於從文件中讀取數據，又可用於向文件中寫入數據。

以上三個類都在<fstream>頭文件中，三個類的繼承關系如下：

 

 

  <iostream> 頭文件中定義有 ostream 和 istream 類的對象 cin 和 cout 不同，<fstream> 頭文件中並沒有定義可直接使用的 fstream、ifstream 和 ofstream 類對象。

  因此，如果我們想使用該類操作文件，需要自己創建相應類的對象。

為什么 C++ 標准庫不提供現成的類似 fin 或者 fout 的對象呢？其實很簡單，文件輸入流和輸出流的輸入輸出設備是硬盤中的文件，硬盤上有很多文件，到底應該使用哪一個呢？所以，C++ 標准庫就把創建文件流對象的任務交給用戶了。

fstream 類擁有 ifstream 和 ofstream 類中所有的成員方法，以下羅列了 fstream 類一些常用的成員方法。

示例：

#include <iostream>
#include <fstream>

using namespace std;

int main() {
    const char *url = "tianyu";
    //創建一個fstream對象-文件流
    fstream f1;
    //將test.txt文件與f1文件流關聯
    f1.open("test.txt", ios::out);
    //向test.txt文件中寫入url字符串
    f1.write(url, 10);
    f1.close();
    return 0;
}

執行程序，該程序同目錄下會生成一個 test.txt 文件，該文件的內容為：

tianyu

 

open打開文件

void open(const char* szFileName, int mode)
//參數1：指向文件名的指針
//參數2：打開模式標記

文件打開模式標記“：

 示例：流對象打開文件

#include <iostream>
#include <fstream>

using namespace std;

int main() {
    //使用流對象的open成員函數打開文件
    ifstream inFile("inFile.txt", ios::in);
    if(inFile) 
        inFile.close();
    else
        cout << "inFile.txt doesn't exist" << endl;
    //使用流對象的構造函數打開文件
    ofstream oFile("inFile.txt", ios::out);
    if(!oFile)
        cout << "error 1" << endl;
    else
        oFile.close();
    
    fstream oFile2("test1.txt", ios::in|ios::out|ios::trunc);
    oFile2.close();

    return 0;
}

 

close() 關閉文件流

在實際進行文件操作的過程中，對於打開的文件，要及時調用 close() 方法將其關閉，否則很可能會導致讀寫文件失敗。

示例：

#include <iostream>     //std::cout
#include <fstream>      //std::ofstream
using namespace std;

int main()
{
    const char * url = "http://c.biancheng.net/cplus/";
    //以文本模式打開out.txt
    ofstream destFile("out.txt", ios::out);
    if (!destFile) {
        cout << "文件打開失敗" << endl;
        return 0;
    }
    //向out.txt文件中寫入 url 字符串
    destFile << url;
    //程序拋出一個異常
    throw "Exception";
    //關閉打開的 out.txt 文件
    destFile.close();
    return 0;
}

17行拋出一個異常，若不處理即崩潰，導致沒有close。

對於 destFile << url ，會先將字符串寫到輸出流緩沖區，待緩沖區滿或者關閉文件時，數據才會寫入到文件。直到崩潰，close都沒執行

導致字符串一直在緩存區沒有寫入到文件

 

flush()刷新緩沖區

 在很多實際場景中，即便已經對文件執行了寫操作，但后續還可能會執行其他的寫操作。對於這種情況，我們可能並不想頻繁地打開/關閉文件，可以使用 flush() 方法及時刷新輸出流緩沖區，也能起到防止寫入文件失敗的作用。

#include <iostream>     //std::cout
#include <fstream>      //std::ofstream
using namespace std;

int main()
{
    const char * url = "http://c.biancheng.net/cplus/";
    //以文本模式打開out.txt
    ofstream destFile("out.txt", ios::out);
    if (!destFile) {
        cout << "文件打開失敗" << endl;
        return 0;
    }
    //向out.txt文件中寫入 url 字符串
    destFile << url;
    //刷新輸出流緩沖區
    destFile.flush();
    //程序拋出一個異常
    throw "Exception";
    //關閉打開的 out.txt 文件
    destFile.close();
    return 0;
}

在拋出異常崩潰前，刷新流緩沖區，會將字符串寫入到文件。

C++ 中使用 open() 打開的文件，在讀寫操作執行完畢后，應及時調用 close() 方法關閉文件，或者對文件執行寫操作后及時調用 flush() 方法刷新輸出流緩沖區。

 

文件讀寫方法

1、使用 << 與 >> 實現讀寫文件：使用於文本形式讀寫文件；

2、使用read() 和 write() 成員方法讀寫文件：適用於二進制讀寫文件。

 ostream::write()方法寫文件

ostream & write(char* buffer, int count);
//buffer 用於指定要寫入文件的二進制數據的起始位置；
//count 用於指定寫入字節的個數

函數返回的是引用形式的對象，obj.write() 方法的返回值就是對 obj 對象的引用

注意：write方法會從文件寫指針的位置將二進制數據寫入，默然指向開頭，若以 ios::app方式打開，則指向文件末尾

 istream::read()方法讀文件

istream & read(char* buffer, int count);、
//buffer 用於指定讀取字節的起始位置
//count 指定讀取字節的個數

 

移動和獲取文件讀寫指針（seekp、seekg、tellg、tellp）

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

mode 代表文件讀寫指針的設置模式，有以下三種選項：

• ios::beg：讓文件讀指針（或寫指針）指向從文件開始向后的 offset 字節處。offset 等於 0 即代表文件開頭。在此情況下，offset 只能是非負數。
• ios::cur：在此情況下，offset 為負數則表示將讀指針（或寫指針）從當前位置朝文件開頭方向移動 offset 字節，為正數則表示將讀指針（或寫指針）從當前位置朝文件尾部移動 offset字節，為 0 則不移動。
• ios::end：讓文件讀指針（或寫指針）指向從文件結尾往前的 |offset|（offset 的絕對值）字節處。在此情況下，offset 只能是 0 或者負數

int tellg();
int tellp();

得到當前讀寫指針的具體位置：

• ifstream 類和 fstream 類還有 tellg 成員函數，能夠返回文件讀指針的位置；
• ofstream 類和 fstream 類還有 tellp 成員函數，能夠返回文件寫指針的位置。

要獲取文件長度，可以用 seekg 函數將文件讀指針定位到文件尾部，再用 tellg 函數獲取文件讀指針的位置，此位置即為文件長度。

示例：

std::vector<std::vector<char>> Avs::adjustLUT(
    const std::string& calFileURL, const std::vector<std::string>& maskFileURLs,
    const std::vector<AVS_ADJUST_S>& adjustParams) {
    assert(maskFileURLs.size() == adjustParams.size());

    std::ifstream calFile(calFileURL, std::ios::binary);  //binary:以二進制方式打開文件
    assert(calFile.is_open());

    std::vector<char> calBuffer(AVS_CALIBRATION_FILE_LENGTH);
    calFile.read(calBuffer.data(), calBuffer.size());  //從calFile讀取size()大小的數據到calBuffer

    //將數個maskFile存入到maskBuffer容器中
    std::vector<std::vector<char>> maskBuffers;
    for (auto& url : maskFileURLs) {
        std::ifstream file(url, std::ios::binary);  //將maskFile與file對象綁定
        assert(file.is_open());
        file.seekg(0, file.end);  //將文件指針指向文件尾

        //創建一個大小為文件長度大小的容器buffer
        std::vector<char> buffer(file.tellg());  //tellg 函數獲取文件讀指針的位置，此位置即為文件長度
        file.seekg(0, file.beg);  //文件指針指向文件開始處
        file.read(buffer.data(), buffer.size());  //從file(maskFile)讀取size大小的數據到buffer
        maskBuffers.push_back(std::move(buffer));  //每循環一次，在maskBuffer容器后加入一個Buffer
    }
    
    ...
}

注意：

1. C++ 標准庫使用比如vector::push_back 等這類函數時,會對參數的對象進行復制,連數據也會復制.這就會造成對象內存的額外創建, 本來原意是想把參數push_back進去就行了,通過std::move，可以避免不必要的拷貝操作。
2. std::move是將對象的狀態或者所有權從一個對象轉移到另一個對象，只是轉移，沒有內存的搬遷或者內存拷貝所以可以提高利用效率,改善性能.。
3. 對指針類型的標准庫對象並不需要這么做.

原lvalue值被moved from之后值被轉移,所以為空字符串.。一般在代碼段的末尾使用move(value)，被轉移所有權的value不可以再次被使用

move用法示例：

//摘自https://zh.cppreference.com/w/cpp/utility/move
#include <iostream>
#include <utility>
#include <vector>
#include <string>
int main()
{
    std::string str = "Hello";
    std::vector<std::string> v;
    //調用常規的拷貝構造函數，新建字符數組，拷貝數據
    v.push_back(str);
    std::cout << "After copy, str is \"" << str << "\"\n";
    //調用移動構造函數，掏空str，掏空后，最好不要使用str
    v.push_back(std::move(str));
    std::cout << "After move, str is \"" << str << "\"\n";
    std::cout << "The contents of the vector are \"" << v[0]
                                         << "\", \"" << v[1] << "\"\n";
}

輸出：

After copy, str is "Hello"
After move, str is ""
The contents of the vector are "Hello", "Hello"