C++ 文件读写可视化教学

使用 ifstream/ofstream/fstream 进行文件操作 (C++ 风格)

创建文件流对象，关联特定文件进行操作。更符合面向对象思想，提供更丰富的状态检查和控制。

// --- 文本写入示例 (ofstream) ---
ofstream outFile("output.txt"); // 创建输出流对象并尝试打开文件
// 也可以分开： ofstream outFile; outFile.open("output.txt");

if (!outFile.is_open()) { // 检查是否成功打开
    cerr << "错误：无法打开文件 " << "output.txt" << " 进行写入" << endl;
    // 处理错误...
} else {
    outFile << "使用 C++ ofstream 写入文件。" << endl;
    outFile << 12345 << " " << 3.14;
    outFile.close(); // 主动关闭 (对象析构时也会自动关闭)
    if (outFile.fail()) { // 检查关闭/写入过程中是否有错误
        cerr << "写入或关闭文件时发生错误。" << endl;
    }
}

// --- 文本读取示例 (ifstream) ---
ifstream inFile("input.txt"); // 创建输入流对象并尝试打开

if (!inFile) { // 使用重载的 operator! 检查打开和状态
    cerr << "错误：无法打开文件 " << "input.txt" << " 进行读取" << endl;
} else {
    string line;
    // 逐行读取
    while (getline(inFile, line)) {
        cout << "读取到行: " << line << endl;
    }

    // 或按类型读取
    // inFile.clear(); // 如果之前 getline 到达eof, 需要清除状态
    // inFile.seekg(0); // 回到文件开头
    int number;
    string word;
    if (inFile >> number >> word) { // 检查读取是否成功
         cout << "读取到数字: " << number << ", 单词: " << word << endl;
    } else {
        if (inFile.eof()) cerr << "已到文件末尾。" << endl;
        if (inFile.fail()) cerr << "读取格式错误。" << endl;
    }
    inFile.close();
}

简单读取整数对比

假设 input.txt 文件内容为 42。

// --- 方法一：freopen + cin ---
#include <iostream>
#include <fstream>// 包含文件流头文件
#include <string>// 如果需要读取字符串等
#include <cstdio> // freopen 在 cstdio 或 stdio.h 中
using namespace std;

int main_freopen() {
    if (freopen("input.txt", "r", stdin) == NULL) {
        perror("freopen 失败");
        return 1;
    }
    int x;
    cin >> x; // 从 input.txt 读取
    cout << "freopen 读取到: " << x << endl; // 输出到控制台 (如果stdout未重定向)

    // 恢复 stdin (如果需要后续控制台输入)
    freopen("/dev/tty", "r", stdin); // 或 "CON"
    return 0;
}

// --- 方法二：ifstream ---

int main_ifstream() {
    ifstream inputFile("input.txt"); // 创建对象并打开

    if (!inputFile) { // 检查打开和初始状态
        cerr << "ifstream 打开失败" << endl;
        return 1;
    }

    int y;
    inputFile >> y; // 从 inputFile 对象读取

    if (inputFile.fail() && !inputFile.eof()) { // 检查读取是否成功 (排除正常EOF)
        cerr << "ifstream 读取失败" << endl;
        inputFile.close();
        return 1;
    }

    cout << "ifstream 读取到: " << y << endl; // 输出到控制台

    inputFile.close(); // 关闭文件
    return 0;
}

总结对比

• freopen: 简单，代码改动小 (尤其对于习惯用 cin/cout 的场景)，但全局影响，错误处理较弱，不面向对象。适合快速原型、算法竞赛。
• fstream 类: C++ 标准方式，面向对象，类型安全，错误处理机制完善，功能丰富 (二进制、随机访问等)，更适合大型项目和健壮的应用程序。

扩展知识点

• 二进制文件操作:
  • 打开时加 ios::binary 模式。
  • 使用 read(char* buffer, streamsize count) 读取指定字节数到字符缓冲区。
  • 使用 write(const char* buffer, streamsize count) 从字符缓冲区写入指定字节数。
  • 常用于读写结构体 (struct) 或类对象 (需要注意内存布局和指针)。

    // 写入结构体
    struct Point { int x, y; };
    Point p = {10, 20};
    ofstream binOut("point.dat", ios::binary);
    binOut.write(reinterpret_cast<const char*>(&p), sizeof(Point));
    binOut.close();
    
    // 读取结构体
    Point p_read;
    ifstream binIn("point.dat", ios::binary);
    binIn.read(reinterpret_cast<char*>(&p_read), sizeof(Point));
    binIn.close();

• 随机访问 (Seeking):
  • seekg(offset, direction): 移动读指针 (Get pointer)。
  • seekp(offset, direction): 移动写指针 (Put pointer)。 (通常读写指针一起移动)
  • tellg() / tellp(): 获取当前读/写指针位置。
  • `direction` 可以是:
    • ios::beg: 从文件开头计算偏移。
    • ios::cur: 从当前位置计算偏移。
    • ios::end: 从文件末尾计算偏移 (通常 offset 为负)。
• 缓冲区与刷新 (Buffering & Flushing):
  • 文件流通常使用内部缓冲区提高效率，数据不是立即写入物理文件。
  • endl 不仅插入换行符，还会刷新 (flush) 输出缓冲区。
  • file.flush(): 手动强制将缓冲区内容写入文件。
  • 关闭文件 (close() 或对象析构) 会自动刷新缓冲区。
• 文件打开模式 (Open Modes): 可以用 | (位或) 组合使用
  • ios::in: 读 (ifstream 默认)。
  • ios::out: 写 (ofstream 默认)，会清空文件内容。
  • ios::app: 追加 (Append)，在文件末尾写入，不清空。
  • ios::binary: 二进制模式。
  • ios::trunc: 截断 (Truncate)，打开即清空文件 (ofstream 默认行为之一，除非指定 app 或 in)。
  • ios::ate: (At End)，打开后文件指针定位到末尾，但可以移动。