如何使用 <fstream> 类进行文件的 I/O 处理（转）

如何使用 <fstream> 类进行文件的 I/O 处理（转）

作者：Danny Kalev 编译：MTT 工作室 摘要：传统的文件 I/O 库如 Unix 的 <io.h> 和 <stdio.h> ，由于其程序接口的原因，在很大程度上强制程序员进行某些处理，缺乏类型安全和国际化支持。C++ 的 <fstream> 库则在文件的 I/O 方面提供了一个增强的、面向对象的、具有国际化意识的库。本文将介绍如何使用这个库进行文件的 I/O 处理并利用它来编写易于跨平台的代码。 　　大多数 C++ 程序员都熟悉不止一个文件 I/O 库。首先是传统的 Unix 风格的库，它由一些低级函数如 read() 和 open()组成。其次是 ANSI C 的 <stdio.h> 库，它包含 fopen() 和 fread()等函数。其它的还有一些具备所有权的库或框架，比如 MFC，它有很多自己的文件处理类。 这些库一般都很难跨平台使用。更糟的是，上述提到的 C 库由于其程序接口的原因，在很大程度上强制程序员进行某些处理，而且缺乏类型安全支持。 标准 C++ 提供提供了一个增强的、面向对象的、具有国际化意识的 <fstream> 库。这个库包含一系列派生于标准 ios_base 和 ios 类的类模板。因此， <fstream> 提供了高级的自动控制机制和健壮性。本文下面将示范如何使用 <fstream> 类实现文件的输入/输出处理： 第一步：创建文件流 输入文件流（ifstream）支持重载的 >> 操作符，同样，输出文件流（ofstream）支持重载的 << 操作符。结合了输入和输出的文件流被称为 fstream。下面的程序创建了一个 ifstream 对象：dict，并将该对象中的每一个单字显示到屏幕上： #include <iostream> #include <string> #include <fstream> #include <cstdlib> using namespace std; int main() { string s; cout<<"enter dictionary file: "; cin>>s; ifstream dict (s.c_str());  if (!dictionary) // were there any errors on opening?  exit(-1); while (dictionary >> s) cout << s <<''\n''; } 我们必须调用 string::c_str() 成员函数，因为 fstream 对象只接受常量字符串作为文件名。当你将文件名作为参数传递时，构造函数试图打开指定的文件。接着，我们用重载的！操作符来检查文件的状态。如果出错，该操作符估值为 true。最后一行是个循环，每次反复都从文件读取一个单字，将它拷贝到 s，然后显示出来。注意我们不必显式地检查 EOF，因为重载操作符 >> 会自动处理。此外，我们不用显式地关闭此文件，因为析构函数会为我们做这件事情。 过时和荒废的 <fstream.h> 库支持 ios::nocreate 和 ios::noreplace 标志。但新的 <fstream> 库已经取代了 <fstream.h> 并不再支持这两个标志。 文件的打开模式 如果你不显式指定打开模式，fstream 类将使用默认值。例如，ifstream 默认以读方式打开某个文件并将文件指针置为文件的开始处。为了向某个文件写入数据，你需要创建一个 ofstream 对象。<fstream> 定义了下列打开模式和文件属性： ios::app // 从后面添加 ios::ate // 打开并找到文件尾 ios::binary // 二进制模式 I/O (与文本模式相对) ios::in // 只读打开 ios::out // 写打开 ios::trunc // 将文件截为 0 长度 你可以用位域操作符 OR 组合这些标志： ofstream logfile("login.dat", ios::binary | ios::app); fstream 类型对象同时支持读和写操作： fstream logfile("database.dat", ios::in | ios::out); 第二步：设置文件的位置 文件具备一个逻辑指针，它指向该文件中的某个偏移位置。你可以通过调用seekp()成员函数，以字节为单位将这个指针定位到文件的任意位置。为了获取从文件开始处到当前偏移的字节数，调用seekp()即可。在下面的例子中，程序将文件位置前移10个字节，然后调用 tellp()报告新位置： ofstream fout("parts.txt"); fout.seekp(10); // 从0偏移开始前进 10 个字节 cout<<"new position: "<<fout.tellp(); // 显示 10 你可以用下面的常量重新定位文ian指针： ios::beg // 文件开始位置 ios::cur // 当前位置，例如: ios::cur+5 ios::end // 文件尾 第三步：读写数据 fstream 类为所有内建数据类型以及 std::string 和 std::complex 类型重载 << 和 >> 操作符。下面的例子示范了这些操作符的使用方法： fstream logfile("log.dat");  logfile<<time(0)<<"danny"<<''\n''; // 写一条新记录 logfile.seekp(ios::beg); // 位置重置 logfile>>login>>user; // 读取以前写入的值   作者简介 Danny Kalev 是一名通过认证的系统分析师和软件工程师，专攻 C++ 和形式语言理论。1997 年到 2000 年期间，他是 C++ 标准委员会成员。最近他以优异成绩完成了他在普通语言学研究方面的硕士论文。业余时间他喜欢听古典音乐，阅读维多利亚时期的文学作品，研究 Hittite、Basque 和 Irish Gaelic 这样的自然语言。其它兴趣包括考古和地理。Danny 时常到一些 C++ 论坛并定期为不同的 C++ 网站和杂志撰写文章。他还在教育机构讲授程序设计语言和应用语言课程。 文件 I/O 在C++中比烤蛋糕简单多了。在这篇文章里，我会详细解释ASCII和二进制文件的输入输出的每个细节，值得注意的是，所有这些都是用C++完成的。 一、ASCII 输出 为了使用下面的方法, 你必须包含头文件<fstream.h>(译者注：在标准C++中，已经使用<fstream>取代< fstream.h>，所有的C++标准头文件都是无后缀的。)。这是 <iostream.h>的一个扩展集, 提供有缓冲的文件输入输出操作. 事实上, <iostream.h> 已经被<fstream.h>包含了, 所以你不必包含所有这两个文件, 如果你想显式包含他们，那随便你。我们从文件操作类的设计开始, 我会讲解如何进行ASCII I/O操作。如果你猜是"fstream," 恭喜你答对了！但这篇文章介绍的方法,我们分别使用"ifstream"?和 "ofstream" 来作输入输出。 如果你用过标准控制台流"cin"?和 "cout," 那现在的事情对你来说很简单。我们现在开始讲输出部分，首先声明一个类对象。ofstream fout; 这就可以了，不过你要打开一个文件的话, 必须像这样调用ofstream::open()。 fout.open("output.txt"); 你也可以把文件名作为构造参数来打开一个文件. ofstream fout("output.txt"); 这是我们使用的方法, 因为这样创建和打开一个文件看起来更简单. 顺便说一句, 如果你要打开的文件不存在，它会为你创建一个, 所以不用担心文件创建的问题. 现在就输出到文件，看起来和"cout"的操作很像。对不了解控制台输出"cout"的人, 这里有个例子。 int num = 150; char name[] = "John Doe"; fout << "Here is a number: " << num << "\n"; fout << "Now here is a string: " << name << "\n"; 现在保存文件，你必须关闭文件，或者回写文件缓冲. 文件关闭之后就不能再操作了, 所以只有在你不再操作这个文件的时候才调用它，它会自动保存文件。回写缓冲区会在保持文件打开的情况下保存文件, 所以只要有必要就使用它。回写看起来像另一次输出, 然后调用方法关闭。像这样： fout << flush; fout.close(); 现在你用文本编辑器打开文件，内容看起来是这样： Here is a number: 150 Now here is a string: John Doe 很简单吧! 现在继续文件输入, 需要一点技巧, 所以先确认你已经明白了流操作，对 "<<" 和">>" 比较熟悉了, 因为你接下来还要用到他们。继续… 二、ASCII 输入 输入和"cin" 流很像. 和刚刚讨论的输出流很像, 但你要考虑几件事情。在我们开始复杂的内容之前, 先看一个文本： 12 GameDev 15.45 L This is really awesome! 为了打开这个文件，你必须创建一个in-stream对象,?像这样。 ifstream fin("input.txt"); 现在读入前四行. 你还记得怎么用"<<" 操作符往流里插入变量和符号吧？好,?在 "<<" (插入)?操作符之后，是">>" (提取) 操作符. 使用方法是一样的. 看这个代码片段. int number; float real; char letter, word[8]; fin >> number; fin >> word; fin >> real; fin >> letter; 也可以把这四行读取文件的代码写为更简单的一行。 fin >> number >> word >> real >> letter; 它是如何运作的呢? 文件的每个空白之后, ">>" 操作符会停止读取内容, 直到遇到另一个>>操作符. 因为我们读取的每一行都被换行符分割开(是空白字符), ">>" 操作符只把这一行的内容读入变量。这就是这个代码也能正常工作的原因。但是，可别忘了文件的最后一行。 This is really awesome! 如果你想把整行读入一个char数组, 我们没办法用">>"?操作符，因为每个单词之间的空格（空白字符）会中止文件的读取。为了验证： char sentence[101]; fin >> sentence; 我们想包含整个句子, "This is really awesome!" 但是因为空白, 现在它只包含了"This". 很明显, 肯定有读取整行的方法, 它就是getline()。这就是我们要做的。 fin.getline(sentence, 100); 这是函数参数. 第一个参数显然是用来接受的char数组. 第二个参数是在遇到换行符之前，数组允许接受的最大元素数量. 现在我们得到了想要的结果：“This is really awesome!”。 你应该已经知道如何读取和写入ASCII文件了。但我们还不能罢休，因为二进制文件还在等着我们。 三、二进制 输入输出 二进制文件会复杂一点, 但还是很简单的。首先你要注意我们不再使用插入和提取操作符(译者注：<< 和 >> 操作符). 你可以这么做，但它不会用二进制方式读写。你必须使用read() 和write() 方法读取和写入二进制文件. 创建一个二进制文件, 看下一行。 ofstream fout("file.dat", ios::binary); 这会以二进制方式打开文件, 而不是默认的ASCII模式。首先从写入文件开始。函数write() 有两个参数。第一个是指向对象的char类型的指针, 第二个是对象的大小（译者注：字节数）。 为了说明，看例子。 int number = 30; fout.write((char *)(&number), sizeof(number)); 第一个参数写做"(char *)(&number)". 这是把一个整型变量转为char *指针。如果你不理解，可以立刻翻阅C++的书籍，如果有必要的话。第二个参数写作"sizeof(number)". sizeof() 返回对象大小的字节数. 就是这样! 二进制文件最好的地方是可以在一行把一个结构写入文件。如果说，你的结构有12个不同的成员。用ASCII?文件，你不得不每次一条的写入所有成员。但二进制文件替你做好了。 看这个。 struct OBJECT { int number; char letter; } obj; obj.number = 15; obj.letter = ‘M’; fout.write((char *)(&obj), sizeof(obj)); 这样就写入了整个结构! 接下来是输入. 输入也很简单，因为read()?函数的参数和 write()是完全一样的, 使用方法也相同。 ifstream fin("file.dat", ios::binary); fin.read((char *)(&obj), sizeof(obj)); 我不多解释用法, 因为它和write()是完全相同的。二进制文件比ASCII文件简单, 但有个缺点是无法用文本编辑器编辑。 接着, 我解释一下ifstream 和ofstream 对象的其他一些方法作为结束. 四、更多方法 我已经解释了ASCII文件和二进制文件, 这里是一些没有提及的底层方法。 检查文件 你已经学会了open() 和close() 方法, 不过这里还有其它你可能用到的方法。 方法good() 返回一个布尔值，表示文件打开是否正确。 类似的，bad() 返回一个布尔值表示文件打开是否错误。如果出错，就不要继续进一步的操作了。 最后一个检查的方法是fail(), 和bad()有点相似, 但没那么严重。 读文件 方法get() 每次返回一个字符。 方法ignore(int,char) 跳过一定数量的某个字符, 但你必须传给它两个参数。第一个是需要跳过的字符数。第二个是一个字符, 当遇到的时候就会停止。 例子, fin.ignore(100, ‘\n’); 会跳过100个字符，或者不足100的时候，跳过所有之前的字符，包括 ‘\n’。 方法peek() 返回文件中的下一个字符, 但并不实际读取它。所以如果你用peek() 查看下一个字符, 用get() 在peek()之后读取，会得到同一个字符, 然后移动文件计数器。 方法putback(char) 输入字符, 一次一个, 到流中。我没有见到过它的使用，但这个函数确实存在。 写文件 只有一个你可能会关注的方法.?那就是 put(char), 它每次向输出流中写入一个字符。 打开文件 当我们用这样的语法打开二进制文件: ofstream fout("file.dat", ios::binary); "ios::binary"是你提供的打开选项的额外标志. 默认的, 文件以ASCII方式打开, 不存在则创建, 存在就覆盖. 这里有些额外的标志用来改变选项。 ios::app 添加到文件尾 ios::ate 把文件标志放在末尾而非起始。 ios::trunc 默认. 截断并覆写文件。 ios::nocreate 文件不存在也不创建。 ios::noreplace 文件存在则失败。 文件状态 我用过的唯一一个状态函数是eof(), 它返回是否标志已经到了文件末尾。我主要用在循环中。 例如, 这个代码断统计小写‘e’ 在文件中出现的次数。 ifstream fin("file.txt"); char ch; int counter; while (!fin.eof()) { ch = fin.get(); if (ch == ‘e’) counter++; } fin.close(); 我从未用过这里没有提到的其他方法。还有很多方法，但是他们很少被使用。参考C++书籍或者文件流的帮助文档来了解其他的方法。 也可参见http://apps.hi.baidu.com/share/detail/23700255