C++ | 文件读写（ofstream/ifstream/fstream）

一、C++文件操作核心类

C++标准库通过<fstream>提供了强大的文件操作支持，主要包含三个关键类：

类名	描述	典型用途
ofstream	输出文件流（Output File Stream）	文件写入操作
ifstream	输入文件流（Input File Stream）	文件读取操作
fstream	双向文件流（兼具读写功能）	需要同时读写的场景

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二、常用API函数详解

1. 文件打开与关闭

// 构造时直接打开文件
ifstream fin("data.txt", ios::in);
ofstream fout("output.txt", ios::out);

// 使用open方法
fstream file;
file.open("data.bin", ios::binary | ios::in);

// 检查是否打开成功
if (!fin.is_open()) {
    cerr << "文件打开失败！" << endl;
}

// 关闭文件
file.close();

文件打开模式：

模式标志	描述
ios::in	读模式（默认ifstream）
ios::out	写模式（默认ofstream），会清空原内容
ios::app	追加模式（写入内容到文件末尾）
ios::ate	打开后定位到文件末尾
ios::binary	二进制模式（默认是文本模式）
ios::trunc	截断文件（如果文件已存在）

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2. 文本文件读写

写入示例：

ofstream fout("log.txt");
if (fout) {
    fout << "当前时间: " << time(nullptr) << endl;
    fout << "状态: 正常运行" << endl;
    fout.close();
}

读取示例：

ifstream fin("data.txt");
string line;
while (getline(fin, line)) {  // 逐行读取
    cout << line << endl;
}

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3. 二进制文件操作

写入二进制数据：

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

Person p = {"张三", 25, 175.5};

ofstream fout("person.dat", ios::binary);
fout.write(reinterpret_cast<char*>(&p), sizeof(Person));

读取二进制数据：

Person p;
ifstream fin("person.dat", ios::binary);
if (fin.read(reinterpret_cast<char*>(&p), sizeof(Person))) {
    cout << "姓名: " << p.name << endl
         << "年龄: " << p.age << endl
         << "身高: " << p.height << endl;
}

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三、文件位置控制

// 获取当前读位置
streampos pos = fin.tellg();

// 设置读位置（从文件开头偏移100字节）
fin.seekg(100, ios::beg);

// 设置写位置（从当前位置回退50字节）
fout.seekp(-50, ios::cur);

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四、最佳实践建议

1. RAII原则：利用构造函数自动打开，析构函数自动关闭

   { // 代码块开始
       ofstream tempFile("temp.txt");
       // 使用文件...
   } // 离开作用域自动关闭

2. 异常处理：启用文件流异常

   file.exceptions(ios::failbit | ios::badbit);
   try {
       file.open("data.txt");
   } catch (const ios::failure& e) {
       cerr << "文件操作异常: " << e.what();
   }

3. 状态检查：操作前验证流状态

   while (fin >> data) {  // 自动检测流状态
       // 处理数据
   }

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五、完整示例代码

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>

int main() {
    // 写入测试数据
    {
        ofstream fout("numbers.txt");
        for (int i = 1; i <= 100; ++i) {
            fout << i * i << endl;
        }
    } // 自动关闭文件

    // 读取并计算平均值
    ifstream fin("numbers.txt");
    double sum = 0;
    int count = 0;
    
    double num;
    while (fin >> num) {
        sum += num;
        count++;
    }

    cout << "平均值: " << sum / count << endl;
    return 0;
}

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六、常见问题解答

Q：为什么我的文件内容没有保存？
A：确保文件正确关闭（显式调用close()或离开作用域）

Q：如何处理大文件（超过内存容量）？
A：采用分块读写的方式，避免一次性加载整个文件

Q：文本模式和二进制模式有什么区别？
A：在Windows系统中，文本模式会自动转换换行符（\r\n ↔ \n）