C++速成笔记(十三) 文件

1. 流

C++的输入输出是以字节流的形式实现的。

流是指由若干字节组成的字节序列的数据从一个对象传递到另一个 对象的操作。

从流中读取数据称为提取操作，向流内添加数据称为插入操作。

流在使用前要建立，使用后要删除。

流具有方向性：与输入设备相联系的流称为输入流，与输出设备相 联系的流称为输出流，与输入输出设备相联系的流称为输入输出流。

2.提取和插入流运算符

►提取和插入运算符

►在istream类中已经将运算符（>>）重载为提取运算符，支持基本 数据类型及其指针类型。

►在ostream类中已经将运算符（<<）重载为插入运算符，其适用类 型除了前述类型外，还增加了void*类型。

►预定义流对象

标准库将常用iostream类的流对象，定义在头文件中， 它们是：

① cin：与标准输入设备相关联的标准输入流（istream对象）；

② cout：与标准输出设备相关联的标准输出流（ostream对象）；

3.文件

程序常常需要将一些数据信息（如运行结果）永久性地保存下来， 或者从永久性信息中读取有用的数据（如历史记录），这些都需要 进行文件操作。C++文件操作是通过文件流实现的。

文件是指存放在磁盘上数据的集合。操作系统以文件为单位对这些 数据进行管理。也就是说，如果想得到存在磁盘上的数据，必须先 按文件名找到指定的文件，然后再从该文件中读取数据。要向磁盘上存放数据也必须先以文件名为标识创建建一个文件，才能向它输出数据。

►文件按数据的组织形式可以分为两类：

（1）ASCII文本文件

文本（text）文件对于ASCII字符集而言，文件中每个字节存放的是 一个ASCII码，表示一个字符；对于像汉字、日韩文字等字符集而言，使用双字节存放字符。

（2）二进制文件

二进制文件是将数据以内存中的存储形式直接存放到磁盘上。用二进制形式输出数据，可以节省存储空间和避免编码转换。由于一个 字节并不对应一个字符，所以不能直接打印输出或编辑二进制文件。

4.文件操作

1. 文件打开

已创建的文件流对象需要和指定的磁盘文件建立关联，以便使文件 流流向指定的磁盘文件，这个过程称为文件打开。 打开文件有两种方式：

►（1）是定义文件流对象时使用带参数的构造函数； ►（2）是调用文件流成员函数open。

ifstream(); //文件输入流构造函数
//文件输入流构造函数，用指定的mode方式打开filename文件
ifstream(const char* filename,ios_base::openmode mode=ios_base::in);
ofstream(); //文件输出流构造函数
//文件输出流构造函数，用指定的mode方式打开filename文件
ofstream(const char* filename,ios_base::openmode mode=ios_base::out);
fstream(); //文件输入输出流构造函数
//文件输入输出流构造函数，用指定的mode方式打开filename文件
fstream(const char* filename,ios_base::openmode 
mode=ios_base::in|ios_base::out);
//用指定的mode方式打开filename文件
void open(const char* filename,ios_base::openmode mode=ios_base::in);
bool operator!(); //检测流对象是否为空
bool is_open(); //检测文件是否打开

►说明：

►（1）可以用位或运算（|）对openmode进行组合。

►（2）打开文件时操作可能会失败，如果打开操作失败，open函数 返回值为0（假）。如果是调用构造函数打开文件且打开操作失败， 则流对象的值为0（空对象）。可以据此测试打开是否成功，确定能否对该文件继续操作。

►（3）每一个打开的文件都有一个文件指针，该指针初始位置要么在文件末尾（当指定ios_base::app或ios_base::ate时），要么在文件开头。每次读写都从文件指针的当前位置开始。每读写一个字节， 指针就自动后移一个字节。当文件指针移到最后，就会遇到文件结束EOF（文件结束符）。

void close(); //关闭文件

bool eof();  // 如果文件已到末尾，eof函数返回真（1），否则返回假（0）。
bool bad();  //如果在读写文件过程中出错，bad函数返回true。
bool fail();  //如对一个不是为写状态打开的文件进行写入，或者要写入的设备没有剩余空间。除了与bad函
//数同样的情况下会返回true以外，格式错误时fail函数也会返回true。
//如要读入一个整数而得到一个字母时
bool good(); //如果调用以上任何一个函数返回true的话，good函数函数返回false。

几乎所有文件应用中的打开和关闭的程序形式是相同的，为此给出 通用的文件打开和关闭的操作步骤：

►①定义文件流对象；

►②通过构造函数或者成员函数open打开文件（或创建文件）；

►③打开文件失败时中断文件处理；

►④对文件进行各种操作；

►⑤文件处理结束时关闭文件。

ifstream infile(文件名,openmode); //打开文件或创建文件
if (!infile) { //打开或创建成功继续操作
    …//文件读写操作

    infile.close(); //处理结束时关闭文件
}
或：
ifstream infile;
infile.open("文件名",openmode); //打开文件或创建文件
if (!infile.fail()) { //打开或创建成功继续操作
    …//文件读写操作
    infile.close(); //处理结束时关闭文件
}

重要的成员函数：

//用于文件输入流
istream& read(char* s,streamsize n); //从文件中读n个字节到s
streampos tellg(); //返回文件指针的位置
istream& seekg(streampos pos);//移动文件指针到pos位置
istream& seekg(streamoff off,ios_base::seekdir dir);//以dir参照off偏移移动文件指针
//用于文件输出流
ostream& write(const char* s,streamsize n); //输出s的n个字节到文件
streampos tellp(); //返回文件指针的位置
ostream& seekp(streampos pos); //移动文件指针到pos位置
ostream& seekp(streamoff off,ios_base::seekdir dir);//以dir参照off偏移移动文件指针
flush(); //文件输出流刷新

 简单的ASCII文件处理：

#include <fstream> //使用文件流
#include <iomanip>
using namespace std; //文件流定义在std命名空间
int main()
{
    char s1[500]; int cnt=0;
    ifstream inf("a.cpp"); //打开源文件读
    if (!inf.fail()) {
        ofstream outf("b.cpp"); //创建目的文件写
        while (!inf.eof()) { //是否到源文件末尾
            inf.getline(s1,sizeof(s1)-1); //读源文件字符串
        //将字符串添加行号输出到目的文件
            outf<<setfill('0')<<setw(4)<<++cnt<<" "<<s1<<endl;
            }
    outf.close(); //关闭目的文件 
    inf.close(); //关闭源文件
    }
return 0;
} 

►二进制文件打开时要用ios_base::binary指定为以二进制形式读取和 存储。

►二进制文件除了可以作为输入文件或输出文件外，还可以是既能输 入又能输出的文件。这是和ASCII文件不同的地方。

►对二进制文件的读写操作主要使用流成员函数read和write。

已知文件book.dat文件中有100个数据销售记录，每个销售记录 由代码（char c[5]）、书名（char n[11]）、单价（int p）和数量（int q）4 个组成部分组成。文件每行包含代码、书名、单价、数量，用Tab间隔，格式如下：

                        1001 软件世界 5 100

                         1002 计算机工程 6 120

                           ……

要求将所有记录写入到out.dat文件中，然后将out.dat的第一个记录进行输出。

#include <fstream> //使用文件流
using namespace std; //文件流定义在std命名空间
struct BOOK { //书籍销售记录类型
    char c[5]; //产品代码
    char n[11]; //产品名称
    int p; //单价
    int q; //数量
};
int main()
{
    BOOK a; //书籍销售记录数组
    ifstream inf("book.dat"); //打开文件读
    ios_base::openmode m=ios_base::in|ios_base::out;//可读可写
    fstream iof("out.dat",m|ios_base::trunc|ios_base::binary);
//新建二进制文件
    if (inf.fail()||iof.fail()) return -1;//文件打开失败退出运行
    while(!inf.eof()) { //是否读到文件末尾
        inf>>a.c>>a.n>>a.p>>a.q; //读ASCII文件
        iof.write((char*)&a,sizeof(BOOK)); //写二进制文件
        }
    inf.close(); //关闭book.dat文件
    iof.seekg(0*sizeof(BOOK),ios_base::beg); //定位第1个结构体
    iof.read((char*)&a,sizeof(BOOK)); //读取第一个结构体
    cout<<a.c<<a.n<<a.p<<a.q;
    iof.close(); //关闭out.dat文件
    return 0;
}