C++ 文件和流学习笔记

文件的基本操作

在 C++ 中，我们可以使用标准库中的 fstream 类和其派生类来进行文件的输入和输出操作。

打开文件

在进行文件操作之前，我们需要打开文件。可以使用 fstream 的构造函数来打开文件，也可以使用 open() 成员函数来打开文件。

cppCopy Code
#include <fstream>
using namespace std;

int main() {
  // 使用构造函数打开文件
  fstream file("example.txt");

  // 使用 open() 函数打开文件
  fstream file;
  file.open("example.txt");

  return 0;
}

其中，文件名需要用引号括起来。

写入文件

使用 fstream 对象的 << 运算符来写入数据到文件中。

cppCopy Code
#include <fstream>
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
  fstream file("example.txt", ios::out);

  if (file.is_open()) {
    file << "Hello, world!\n";
    file << 123 << endl;
    file.close();
  } else {
    cerr << "Failed to open file!" << endl;
  }

  return 0;
}

这里我们用 ios::out 来指定文件的写模式。

读取文件

使用 fstream 对象的 >> 运算符来从文件中读取数据。

cppCopy Code
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
  fstream file("example.txt", ios::in);

  if (file.is_open()) {
    string line;
    while (getline(file, line)) {
      cout << line << endl;
    }
    file.close();
  } else {
    cerr << "Failed to open file!" << endl;
  }

  return 0;
}

这里我们用 ios::in 来指定文件的读模式，并且使用 getline() 函数读取一行内容。

文件流的高级操作

文件指针

文件指针是一个指向文件中特定位置的指针。通过文件指针，我们可以在文件中定位，读取或写入特定的数据。

使用 seekg() 和 seekp() 成员函数可以改变文件指针所指向的位置。

cppCopy Code
#include <fstream>
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
  fstream file("example.txt", ios::in | ios::out);

  if (file.is_open()) {
    // 设置读取位置
    file.seekg(5);
    int n;
    file >> n;
    cout << "Read value: " << n << endl;

    // 设置写入位置
    file.seekp(0, ios::end);
    file << "Appending message" << endl;

    file.close();
  } else {
    cerr << "Failed to open file!" << endl;
  }

  return 0;
}

这里我们使用 ios::in | ios::out 来指定文件的读写模式。seekg() 和 seekp() 的第一个参数为位置，可以是一个整数值或一个 streampos 类型的对象。第二个参数是指针移动的参考点，可以是 ios::beg（文件头）、ios::cur（当前位置）或 ios::end（文件末尾）。

二进制文件

除了文本文件，C++ 也可以处理二进制文件。打开二进制文件时需要使用 ios::binary 模式。

cppCopy Code
#include <fstream>
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
  fstream file("example.bin", ios::in | ios::out | ios::binary);

  if (file.is_open()) {
    // 写入二进制数据
    int n = 123;
    file.write((char*)&n, sizeof(n));

    // 读取二进制数据
    file.seekg(0);
    int m;
    file.read((char*)&m, sizeof(m));
    cout << "Read value: " << m << endl;

    file.close();
  } else {
    cerr << "Failed to open file!" << endl;
  }

  return 0;
}

注意，我们需要使用 C 风格的字符指针来访问二进制数据。与文本文件不同，二进制文件可以包含任意的字节，而非只能是可打印字符。

示例

下面是一个从文件中读取 CSV 格式数据进行排序的示例。

假设有一个名为 data.csv 的文件，内容如下：

Copy Code
1, Bob
3, Alice
2, Charlie

我们将读取文件中的每一行，并对第一列进行排序。代码如下：

cppCopy Code
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

struct Record {
  int id;
  string name;
};

bool compare_records(const Record& a, const Record& b) {
  return a.id < b.id;
}

int main() {
  fstream file("data.csv", ios::in);

  if (file.is_open()) {
    vector<Record> records;

    string line;
    while (getline(file, line)) {
      stringstream ss(line);
      char
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