C++ 文件读取

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C++ 中的文件 I/O（输入/输出）是读取和写入文件的过程。C++ 通过标准库和 <fstream> 头文件提供了用于处理文件的功能。 文件 I/O 允许程序持久化数据，与外部资源交互，以及存储/检索超出程序执行范围的信息。

文件流类型

有三种主要类型的文件流，每种与不同的操作相关联：

  • ifstream（输入文件流） - 用于从文件读取数据。
  • ofstream（输出文件流） - 用于将数据写入文件。
  • fstream（文件流） - 用于对文件进行输入和输出操作。它结合了 ifstream 和 ofstream 的功能。

文件 I/O 的基本步骤

以下是文件 I/O 的基本步骤：

打开文件

在读取或写入文件之前，必须使用其中一个文件流类打开它。如果文件成功打开，程序将继续进行 I/O 操作。

执行文件操作

可以使用适当的方法读取或写入文件。

关闭文件

文件操作完成后，应关闭文件以确保所有数据都被刷新并且文件被正确释放。

使用 ifstream 读取（流提取运算符）

使用流提取运算符（>>）是从文件中读取数据的最简单方法。此运算符从文件读取格式化数据，类似于从标准输入读取数据的方式。

示例

以下是使用 ifstream 读取的示例：

#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
   std::ifstream inputFile("example.txt");  // Open the file for reading
   if (!inputFile) {
      std::cerr << "Error opening file!" << std::endl;
      return 1;
   }

   std::string word;
   while (inputFile >> word) {  // Reads until a whitespace is encountered
      std::cout << word << std::endl;  // Print each word from the file
   }

   inputFile.close();  // Close the file when done
   return 0;
}

这里，>> 运算符逐个读取单词，在空白字符（空格、换行符等）处停止。

但它不处理读取文本行（因为它在空白字符处停止），并且对于读取复杂的数据格式（如包含空格的行）可能很棘手。

使用 getline() 读取行

如果要读取整行或文本，包括步骤，可以使用 getline() 函数。此函数将从文件中读取字符，直到遇到换行符（'\n'）。

示例

以下是使用 getline() 读取行的示例：

#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
   std::ifstream inputFile("example.txt");  // Open the file for reading
   if (!inputFile) {
      std::cerr << "Error opening file!" << std::endl;
      return 1;
   }

   std::string line;
      while (std::getline(inputFile, line)) {  // Read a full line of text
      std::cout << line << std::endl;  // Output the line to the console
   }

   inputFile.close();  // Close the file when done
   return 0;
}

读取二进制文件（使用 read()）

上面讨论的方法适用于文本文件，对于二进制文件，可以使用 read() 函数从文件中读取原始二进制数据。

示例

以下是读取二进制文件（使用 read()）的示例：

#include <iostream>
#include <fstream>

int main() {
   std::ifstream file("example.bin", std::ios::binary);

   // Check if the file was successfully opened
   if (!file) {
      std::cerr << "Error opening file!" << std::endl;
      return 1;
   }

   // Get the length of the file
   file.seekg(0, std::ios::end);
   std::streamsize size = file.tellg();
   file.seekg(0, std::ios::beg);

   // Read the entire file content into a buffer
   char* buffer = new char[size];
   file.read(buffer, size);

   // Print raw data (optional, for demonstration)
   for (std::streamsize i = 0; i < size; ++i) {
      std::cout << std::hex << (0xFF & buffer[i]) << " ";  // Print byte in hex
   }

   delete[] buffer;
   file.close();
   return 0;
}

处理文件 I/O 中的错误

处理错误对于确保程序在文件不可用、无法打开或在读取/写入过程中发生意外情况时能够正确运行非常重要。

使用 fail()、eof() 和 good() 检查错误。

C++ 提供了 ifstream/ofstream 对象的几个成员函数来检查各种条件。

  • fail()：检查 I/O 期间是否发生不可恢复的错误。
  • eof()：检查是否到达文件末尾 (EOF)。
  • good()：如果未发生错误，则返回 true。

处理文件末尾 (EOF)

从文件读取时，务必处理到达文件末尾的情况。标准方法是使用 eof() 或 std::getline() 运算符，它们会在到达文件末尾时自动停止。

优雅地处理 I/O 错误

在文件操作期间，应检查 fail() 或 bad() 状态以检测意外文件末尾或数据损坏等错误。

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