c++笔记(10) 文件输入输出

c++ 定义了ifstream, ofstream, fstream类用于文件处理和操作文件，这些类定义在头文件<fstream>中。

c++使用“流”来描述数据流动，数据流向程序，则为input stream（输入流），反之为output stream输出流。

1.文本文件的读写操作。

写入文件

#include <iostream>
#include <fstream> 
using namespace std;
 
int main()
{
    ofstream output;
	output.open("score.txt");   // open a file
	
	output << "zhangjun" << " " << 'S' << " " << 90 << endl;
	output << "hehe" << " " << 'L' << " " << 88 << endl;
	
	output.close();  // close the file
	cout << "Done" << endl; 	
	return 0;
}

如果文件已经存在，再次打开的话，文件的内容会被清除。

读取文件：

#include <iostream>
#include <fstream> 
using namespace std;
 
int main()
{
    ifstream input;
    input.open("score.txt");
    
    string name;
    char med;
    int score;
    
    input >> name >> med >> score;
    cout << "name is " << name << " char is " << med << " score is " << score << endl;
    
    input >> name >> med >> score;
    cout << "name is " << name << " char is " << med << " score is " << score << endl;
	input.close();
	return 0;
}

关于空格：

读取的数据中是以空格作为分割。如果写入的也有空格，则会导致独处的数据有问题。

2. 检测文件是否存在

fail()函数用于检测文件是否存在！打开文件后可以用fail()函数判断

对上面的代码添加文件检测是否存在：
 

#include <iostream>
#include <fstream> 
using namespace std;
 
int main()
{
    ifstream input;
    input.open("score.txt");
    
    // if the file exist
    if(input.fail())
    {
    	cout << "the file not exist";
    	return 0;
    }
    
    string name;
    char med;
    int score;
    
    input >> name >> med >> score;
    cout << "name is " << name << " char is " << med << " score is " << score << endl;
    
    input >> name >> med >> score;
    cout << "name is " << name << " char is " << med << " score is " << score << endl;
	input.close();
	return 0;
}

3.检测文件结束

在不知道文件有多少行又想读取读取全部数据的话，需要检测文件的结束位置

（1）.eof()函数

   ifstream input;
   input.open("filename");
    while(!input.eof())
    {
    	// read data from file;
    	input >> number;
    	if(input.eof()) break;    // 每读完一次数据，立即检测一次 
    	//  other operation .....
    }

（2）通过input>>返回的值判断

        while(input>>number)
	{
		// read data from file;
	}

input>>number读入数据返回的是一个对象，否则返回的是NULL，据此可以判断文件末尾

注： c++中输入输出流的构造函数参数为c字符串，所以如果文件名问string，要转换c_str()

string filename;
cin >> filename;
input.open(filename.c_str());

4.函数getline, get, put

流提取运算符读取数据，只能以空格作为分隔符，如果读取的数据中含有空格，则应该怎么读取

getline() : <iostream> , 函数参数getline(ifstream, int/string data, delimitChar)

get()    // 只能读写单个字符

put()     // 只能读写单个字符

例如读取： New  york#New  Mexico# India

 string city
 while(!input.eof())
{
     getline(input, city, '#');   // 注意delimitChar! 是Char！
     cout << city << endl;
}

5.fstream和文件打开模式

fstream创建既能写入又能读出的文件

打开文件的模式：

ios::in     读取模式打开文件

ios::out    写入文件模式

ios::app    追加模式

ios::trunc   如果文件已经存在，丢弃文件内容

ios::binary    二进制输入输出

实例：创建一个文件，写入数据并关闭，再次打开追加数据

#include <iostream>
#include <fstream> 
using namespace std;
 
int main()
{
        fstream inout;
	// creat a file
	inout.open("city.txt", ios::out);   //打开文件的模式
	// write cities
	inout << "Dalloa" << " " << "Hoston" << " " << "Anlantas" << " ";
	inout.close();
	
	// open file 
	inout.open("city.txt", ios::out | ios::app);
	// write a line
	inout << "Swadas" << " " << "Austin" << " " << "Chicago" ;
	inout.close();
	 
    // read the file
	inout.open("city.txt", ios::in);
	string city;
	while(!inout.eof())
	{
		inout >> city;
		cout << city << endl;
	} 
	inout.close();
	
	return 0;
}

检测流状态：

c++以提供的检测流状态的函数：
eof() 

fail()   文件打开是否成功

bad()

good()

clear()

#include <iostream>
#include <fstream> 
using namespace std;
 
void showState(fstream&);
int main()
{
        fstream inout;
	//creat an output file
	inout.open("temp.txt", ios::out);
	inout << "Dallas";
	cout << "Normal operation." << endl;
	inout.close();
	showState(inout);
	
	inout.open("temp.txt", ios::in);
	string city;
	inout >> city;
	cout << "End of file" << endl;
	showState(inout);
	inout.close();
 
	return 0;
}
 
void showState(fstream& a)
{
	cout << "stream state: " << endl;
	cout << "eof(): " << a.eof() << endl;
	cout << "fail(): " << a.fail() << endl;
	cout << "bad(): " << a.bad() << endl;
	cout << "good: " << a.good() << endl;
}

6.二进制输入输出

二进制文件输入输出打开方式

文件可以分为文本文件和二进制文件两类

文本文件：能被文本编辑器处理的文件称为文本文件。 在c++中，扩展名为.txt

二进制文件：非文本文件都称为二进制文件。只能由计算机程序读取处理，在c++中扩展名为.dat, 处理二进制文件效率更高

为了读写二进制文件，必须对流对象使用read(), write()函数

1.write()函数

streamObject.write(const char*, int size)： char*: 写入的字符数组       size:写入的字节数

#include <iostream>
#include <fstream> 
#include <string> 
using namespace std;
 
 
int main()
{
        fstream binaryio;     
	binaryio.open("city.dat", ios::out | ios::binary);  // 二进制写入， 二进制文件 .dat 
	string s("Atlant");
	binaryio.write(s.c_str(), s.size());    // 转化为c字符串
	binaryio.close();
	cout << "Done" << endl;   
	return 0;
}

非字符数据的写入，使用reinterpret_cast运算符实现将一个指针类型转化为与其不相关的指针类型，它只是进行指针值的二进制复制，并不改变指针指向的数据。

reinterpret_cast<datatype*>(address)       允许将任何指针转换为任何其他指针类型

#include <iostream>
#include <fstream> 
#include <string> 
using namespace std;
 
 
int main()
{
    fstream binaryio;     
	binaryio.open("temp.dat", ios::out | ios::binary);  // 二进制写入， 二进制文件 .dat 
	int value = 199;
	binaryio.write(reinterpret_cast<char*>(&value), sizeof(value));  
	binaryio.close();
	cout << "Done" << endl;   
	return 0;
}

2 read()函数

streamObject.read(char* address, int size)     // size指定可以读取的最大字节数， gcount() 获取实际读取字节数

#include <iostream>
#include <fstream> 
#include <string> 
using namespace std;
 
 
int main()
{
    fstream binaryio;     
	binaryio.open("city.dat", ios::in | ios::binary);  // 二进制读取， 二进制文件 .dat 
	char s[10]; 
	binaryio.read(s, 10);
	s[binaryio.gcount()] = '\0';   // gcount()获取实际读取的字节数  // 设置字符串的末尾'\0' 
	cout << s << endl;
	binaryio.close();
	
	return 0;
}

读取整数；
文件temp.dat中存储的整数转变为二进制字节，现在读取这些字节，转化为整数

#include <iostream>
#include <fstream> 
#include <string> 
using namespace std;
 
 
int main()
{
        fstream binaryio;     
	binaryio.open("temp.dat", ios::in | ios::binary);  // 二进制读取， 二进制文件 .dat 
	int value; 
	binaryio.read(reinterpret_cast<char*>(&value), sizeof(value));
        cout << value << endl;
	binaryio.close();
	
	return 0;
}

3. 二进制数组IO

可以使用reinterpret_cast将任意类型的数据转变为二进制字节，也可以将二进制字节转化为任意类型的数据

如：将double数组写入二进制文件，然后再读取出来

#include <iostream>
#include <fstream> 
#include <string> 
using namespace std;
 
 
int main()
{
        const int SIZE = 5;
	fstream binaryio;
	
	// 想数组中写入数据
	binaryio.open("array.dat", ios::out | ios::binary);
	double array[SIZE] = {2.3, 4, 3.8, 3.0, 11.11};
	binaryio.write(reinterpret_cast<char*>(&array), sizeof(array));
	binaryio.close();
	
	// 读取文件中的数据
	binaryio.open("array.dat", ios::in | ios::binary);
	double result[SIZE];
	binaryio.read(reinterpret_cast<char*>(&result), sizeof(result));
	binaryio.close();
	// display array
	for(int i=0; i<SIZE; i++)
	{
		cout << result[i] << " ";
	} 
	cout << endl;
		
	return 0;
}

二进制对象IO

如何向二进制文件写入对象，以及从二进制文件读出

定义一个Student类, 将类写入文件和从文件中读出

代码：

student.h

#include <iostream>
#include <string>
 
using namespace std;
 
#ifndef STUDENT_H
#define STUDENT_H
class Student
{
	private:
	char firstName[25];
	char mid;    // 中间名
	char lastName[25];
	int score;
	
	public:
	Student();   // 无参构造函数
	Student(const string& firstName, const char mid, const string& lastName, int score);  // 有参构造函数 
	// 定义访问器和更改器
	void setFirstName(const string& firstName);
	void setMid(const char mid);
	void setLastName(const string& lastName);
	void setScore(int score);
	
	string getFirstName() const;
	char getMid() const;
	string getLastName() const;
	int getScore() const; 
};
 
#endif

student.cpp

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring>
#include "E:\back_up\code\c_plus_code\chapter5\external_file\student..h"
using namespace std;
 
 
Student::Student()
{
	// all the data remain default value;
}
Student::Student(const string& firstName, const char mid, const string& lastName, int score)
{
	setFirstName(firstName);
	setMid(mid);
	setLastName(lastName); 
	setScore(score);
}
 
// mutator
void Student::setFirstName(const string& firstName)
{
	strcpy(this->firstName, firstName.c_str());    // string 类型的值复制到char[] 
}
 
void Student::setMid(const char mid)
{
	this->mid = mid;
}
 
void Student::setLastName(const string& lastName)
{
	strcpy(this->lastName, lastName.c_str());      // strcpy()函数的参数：，char[], string.c_str()才可以 
}
 
void Student::setScore(int score)
{
	this->score = score;
}
 
string Student::getFirstName() const
{
   return string(firstName);      // 将char[]转换为string	
}
 
char Student::getMid() const
{
	return mid;
}
 
string Student::getLastName() const
{
	return string(lastName);     //  
	
}
 
int Student::getScore() const
{
	return score;
}
// accessor

main.cpp

#include <iostream>
#include <fstream> 
#include <string> 
#include "E:\back_up\code\c_plus_code\chapter5\external_file\student..h"
using namespace std;
 
void displayStudent(const Student&);
int main()
{
    Student student1("Jhoon", 'K', "jerry", 90);     
    Student student2("Mary", 'L', "Charlotte", 100);
    Student student3("Koeras", 'B', "Long", 78);
    Student student4("Maksa", 'C', "short", 90);
    
    fstream binaryio;
    binaryio.open("student.dat", ios::out | ios::binary);   // 创建文件，写入数据 
    binaryio.write(reinterpret_cast<char*>(&student1), sizeof(Student));
    binaryio.write(reinterpret_cast<char*>(&student2), sizeof(Student));
    binaryio.write(reinterpret_cast<char*>(&student3), sizeof(Student));
    binaryio.write(reinterpret_cast<char*>(&student4), sizeof(Student));
    binaryio.close();
    
    binaryio.open("student.dat", ios::in | ios::binary);   // 这种读取数据的方法，文件指针自动下移 
    Student student;
    binaryio.read(reinterpret_cast<char*>(&student), sizeof(Student));
    displayStudent(student);
	
    binaryio.read(reinterpret_cast<char*>(&student), sizeof(Student));
    displayStudent(student); 
 
    return 0;
}
 
void  displayStudent(const Student& student)
{
	cout << student.getFirstName() << " " << student.getMid() << " " << student.getLastName() << " " << student.getScore() << endl;
}

注：

student类中lastName和firstName的数据类型为固定字符长度的数组，char[25],  而不用string, 是因为在reinterpret(char*, size)时。size = sizeof(Student)保证每个学生记录大小相同，保证正确读取学生数据，如果采用string则不能保证。

char[] 与string类型之间的转化：

string(char[])  类型转化

strcpy(string, char[].c_str())   // 值复制

4. 随机访问文件

使用seekg()函数和seekp()函数移动文件指针到任意位置。

文件由字节序列组成，操作系统中会维护一个文件指针的特殊标记，指向序列中的某个位置，读写操作都是从文件指针指向的位置处进行。

文件的访问分为：

1. 顺序访问文件        文件指针位于文件开始的地方。向后移动

2.随机访问文件        读取文件的数据时，如果想跳过前面的数据项，访问某一项数据，可以采用随机访问文件。‘

c++允许对流对象使用seekp()和seekg()函数，移动文件的指针到任意的位置

seekp() : seek put  用于输出流

seekg() : seek get  用于输入流

seekg(pos): 将指针移动到绝对位置pos

seekg(long a, pos):  pos是相对位置， a是偏移量， 注意偏移量的单位是字节      pos: :ios:beg, ios::end, ios::cur

tellp:

tellg: 返回文件指针的当前位置

修改上面的student代码

只对main.cpp作如下修改：
 

#include <iostream>
#include <fstream> 
#include <string> 
#include "E:\back_up\code\c_plus_code\chapter5\external_file\student..h"
using namespace std;
 
void displayStudent(const Student&);
int main()
{
    Student student1("Jhoon", 'K', "jerry", 90);     
    Student student2("Mary", 'L', "Charlotte", 100);
    Student student3("Koeras", 'B', "Long", 78);
    Student student4("zhuwen", 'F', "short", 90);
    Student student5("xiang", 'F', "short", 90);
    Student student6("gouhao", 'S', "short", 90);
    Student student7("crappple", 'C', "short", 90);
    
	fstream binaryio;
    binaryio.open("student.dat", ios::out | ios::binary);   // 创建文件，写入数据 
    binaryio.write(reinterpret_cast<char*>(&student1), sizeof(Student));
    binaryio.write(reinterpret_cast<char*>(&student2), sizeof(Student));
    binaryio.write(reinterpret_cast<char*>(&student3), sizeof(Student));
    binaryio.write(reinterpret_cast<char*>(&student4), sizeof(Student));
    binaryio.write(reinterpret_cast<char*>(&student5), sizeof(Student));
    binaryio.write(reinterpret_cast<char*>(&student6), sizeof(Student));
    binaryio.write(reinterpret_cast<char*>(&student7), sizeof(Student));
    binaryio.close();
    
    binaryio.open("student.dat", ios::in | ios::binary);   // 打开文件，指针这时位于文件起始的位置 
    cout << "current position is " << binaryio.tellg() << endl;   // 当前文件中指针的位置
	 
	Student student;
	// 读取第三个数据，跳过前两个
	binaryio.seekg(2*sizeof(Student));  // 将指针向后移动两个数据项
	cout << "current position is " << binaryio.tellg() << endl;   // 当前文件中指针的位置
	 
	binaryio.read(reinterpret_cast<char*>(&student), sizeof(Student));   // 读取的是第三项数据 
	displayStudent(student);
	cout << "current position is " << binaryio.tellg() << endl;   // 当前文件中指针的位置
	
	// 指针的当前位置
	binaryio.seekg(2*sizeof(Student), ios::cur); // 读取第七条数据  // 偏移量单位是字节，所以向后移动两项数据，偏移量应该是n*sizeof(Student)	 
	cout << "Current position is " << binaryio.tellg() << endl;
	
	binaryio.read(reinterpret_cast<char*>(&student), sizeof(Student));
	displayStudent(student); 
    cout << "Current position is " << binaryio.tellg() << endl;
    
	return 0;
}
 
void  displayStudent(const Student& student)
{
	cout << student.getFirstName() << " " << student.getMid() << " " << student.getLastName() << " " << student.getScore() << endl;
}

运行结果：

分析：

1. 首先将七个student对象依次写进二进制文件

2. 打开二进制文件，此时文件指针位于文件的开头，指向的是第一个数据， position = 0

3. 将文件指针向后移动两个数据项     binaryio.seekg(2*sizeof(Student));    position = 112

4.读取数据项，读到的是第三个数据项，可以看到读取完毕后文件指针后移到下一个数据项， position = 168

5.再将文件指针从当前位置向后移动两个位置，读取数据项

6. 更新文件：

可以使用组合模式打开文件。如：按照读写模式打开一个二进制文件，对文件进行更新

对上面的程序做出修改：
 

#include <iostream>
#include <fstream> 
#include <string> 
#include "E:\back_up\code\c_plus_code\chapter5\external_file\student..h"
using namespace std;
 
void displayStudent(const Student&);
int main()
{   
	fstream binaryio;
    binaryio.open("student.dat", ios::out | ios::in | ios::binary);   // 以读写模式打开二进制文件 
    
	Student student_new;
	binaryio.seekg(sizeof(Student));   // 文件指针后移一个位置
	binaryio.read(reinterpret_cast<char*>(&student_new), sizeof(Student));
	displayStudent(student_new);
	
	student_new.setFirstName("SHI");
	student_new.setLastName("gououou");
	student_new.setScore(100);
	
	binaryio.seekg(sizeof(Student));    // 因为读完数据后文件指针下移，所以需要将文件指针拉回到原处再写入修改后的数据，达到文件更新的目的 
	binaryio.write(reinterpret_cast<char*>(&student_new), sizeof(student_new)); 
    binaryio.close();
    
    binaryio.open("student.dat", ios::in | ios::binary);   // 打开文件，指针这时位于文件起始的位置 
    
	Student student;
	binaryio.seekg(sizeof(Student));  // 读取修改后的数据  定位 
	//cout << "current position is " << binaryio.tellg() << endl;   // 当前文件中指针的位置
	binaryio.read(reinterpret_cast<char*>(&student), sizeof(Student));   // 读取的是第三项数据 
	displayStudent(student);
	//cout << "current position is " << binaryio.tellg() << endl;   // 当前文件中指针的位置
	binaryio.close(); 
    
	return 0;
}
 
void  displayStudent(const Student& student)
{
	cout << student.getFirstName() << " " << student.getMid() << " " << student.getLastName() << " " << student.getScore() << endl;
}

需要注意的是对文件修改时，必须保证指针指向数据的正确性，否则数据没有修改，却把别的数据给覆盖了

 

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