C++探索之旅第一部分第十课：文件读写，海阔凭鱼跃

Posted 2020-06-20

---

内容简介

1、第一部分第十课：文件读写，海阔凭鱼跃

2、第一部分第十一课预告：小练习，猜单词

---

文件读写，海阔凭鱼跃

上一课《【C++探索之旅】第一部分第九课：数组威武，动静合一》中，我们学习了动态数组和静态数组，也看到其实字符串很类似字符数组（到了之后的第二部分，学习面向对象，我们会知道其实string是一个类）。

到目前为止，我们写的程序还比较简单，当然了，因为我们刚开始学习C++嘛。但只要加以训练，我们就慢慢地能够写一些真正的应用了。我们也开始逐渐了解C++的基础知识了，不过缺了很重要的一环：与文件交互。

我们已经学会如何将信息输出到控制台（console）以及如何提取用户在控制台中输入的数据（使用cin和cout）。但是，我们岂能就此罢休。想想我们 之前介绍过的一些程序，例如：记事本，一些IDE（VS, CodeBlocks, xCode, Eclipse, etc），绘图软件，等等，都能够读写文件。

在游戏领域就更是如此啦（我知道一帮宅男已经激动了）：游戏里的数据要保存，游戏的图片，音乐，道具，等等。都需要存档。

总之，如果一个软件不会与文件交互，那么它的功能是比较有限的。

因此，一起来学习如何读写文件吧。你会发现，如果你掌握了cin和cout的用法，那其实你已经知道大半啦。

---

写入文件

我们要读写文件，首先需要打开文件。就好像平时我们要记笔记一样，你总得先打开笔记本吧，才能阅读内容，或者往里面写东西。

一旦文件被打开之后，接下来的操作就很类似之前用cin和cout来进行标准输入和输出了。我们又会与老朋友<<和>>见面。

用术语来说，我们会将一个程序和外界的通信方式用"流"来描述。流，英语是stream。记得吗？我们要使用cin和cout，需要用

#include <iostream>

因为cin和cout定义在iostream这个C++的标准库中。而这里的iostream就是input output stream的缩写，表示"输入输出流"。所以，其实我们早就在不知不觉地接触流的概念了。

在这一章中，我们要和文件交互，那么就需要文件流来帮忙了。聪明如你一定想到了，是的，文件的英语是file，那么文件流就是file stream。是不是很简单呢？

因此，我们需要用到fstream这个标准库，fstream就是file stream的缩写。

当然了，如果你不是参加一个程序员的派对，也不需要显得很专业，那么说"读写文件"就可以了。

fstream头文件

在C++中，我们要使用一个功能，需要引入合适的头文件。因此，我们在程序一开始须要这样做：

#include <fstream>

接下来，我们就学习如何创建一个文件流，以便我们能读写文件。

以写模式打开文件

流其实是对象，还记得我们说C++是一门面向对象的语言吗？当然我们现在还不深究，要到第二部分讲面向对象编程时才会畅聊类和对象。暂时只需要知道这些流其实都是C++的对象（不是找对象的对象，少年你想多了）。

也完全无需害怕，因为我们之后还会不断提到流。暂时，只需把其看作比较高级的变量就可以了。这些文件流包含了文件的很多信息，提供给我们很多功能，例如可以关闭文件，在文件中移动，等等。

你 会看到，声明一个流的对象，其实就和我们声明变量一样简单。首先，我们来看看如何创建用于写文件的流，须要用到ofstream，也就是output file stream，因为是从程序向文件输入数据，因此对于程序来说是"出去"的流，因此是output（输出），而不是input（输入）。

话休絮烦。翠花，上"栗子"：

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

int main()
{   
    ofstream myStream("C:/Cpp/Files/scores.txt");   
    //声明用于写入文件的流，
    //此文件是在C盘下的Cpp文件夹的子文件夹Files中的scores.txt文件
    
    return 0;
}

在上面程序中，我在myStream后面的括号中指定了文件的路径．这个路径可以有两种形式：

• 绝对路径：就是文件的所在，不过是从根文件夹开始的路径。例如：C:/Cpp/Files/scores.txt

• 相对路径：也是文件的所在，不过是相对于你的程序的路径。例如，你的程序位于C:/Cpp/，那么如果你的文件是在C:/Cpp/Files/scores.txt，你在程序里指定文件的相对路径时就要写 Files/scores.txt

自此，我们就可以使用这个文件流来写文件啦。

如果文件不存在，那么会被自动创建。不过，至少指定的目录要存在，不然会出现"目录不存在"的错误。在我们上面的例子中，至少目录C:/Cpp/Files必须事先存在。

在打开文件的时候，也会有其他问题。例如文件不属于你，或者磁盘已满，等等，总之，打开失败。因此，我们为了保险起见，总要测试文件是否顺利被打开。我们使用 if (myStream) 的方法来测试。

ofstream myStream("C:/Cpp/Files/scores.txt");  //试着打开这个文件

if(myStream)  //测试打开文件是否成功
{
    //一切顺利，我们可以使用此文件了
}
else
{
    cout << "出错: 无法打开此文件." << endl;
}

至此，我们已经做好了写文件的准备工作。你会看到，接下来的操作还是有点眼熟的。

向流中写入数据

前面我们说过写入文件的操作就和以前我们使用cout类似。因此当我对你说要使用<<运算符来进行操作的时候，你应该不会太惊讶。

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

int main()
{
    string const fileName("C:/Cpp/Files/scores.txt");
    ofstream myStream(fileName.c_str());
    
    if(myStream)    
    {
        myStream << "大家好，我是被写入文件的一句话." << endl;
        myStream << 54.26 << endl;
        int age(23);
        myStream << "我" << age << "岁了." << endl;
    }
    else
    {
        cout << "出错: 无法打开此文件." << endl;
    }
    
    return 0;
}

上面的程序中，可以看到我们首先声明了一个string的变量，里面存放了C:/Cpp/Files/scores.txt这个字符串，不过之后在将其赋给ofstream的对象myStream时，我们却用了c_str()这个函数，这是为什么呢？

其实，ofstream接受的参数是char *（暂时不需要知道是什么，马上我们会学习指针的知识，到时就清楚了），c_str()函数就是用于将string转换成char *

运行此程序，不出意外的话，你的电脑的C:/Cpp/Files/目录下就会多出一个文件 scores.txt, 里面的内容如下所示：

你也来试试

你也可以写一个程序，请求用户输入自己的名字和年龄，然后你的程序将这些信息写入文件。

文件的不同打开模式

我们只需要再处理一个小问题：

假如文件已经存在，那怎么办呢？

如果运行上面的已有程序，那么文件的内容会被删除，然后替换为你写入的内容。但是假如我们想要保留文件本来的内容，只是想在文件末尾追加我们的新内容呢？

不用怕，肯定有办法的。只需要在打开文件的时候添加第二个参数，用于指明文件的打开模式，如下所示：

ofstream myStream("C:/Cpp/Files/scores.txt", ios::app);

app是英语append的缩写，表示"追加"，也就是说写入的内容不会覆盖原本文件里的内容，而是追加到文件末尾。

---

读取文件

我们学习了如何写文件，现在来学习如何读取文件内容吧。你会看到，两种操作是很类似的。

以读的形式打开文件

之前我们用了ofstream的对象，那么这次就要用到ifstream的对象了，ifstream是input file stream的缩写。当然也需要测试文件是否顺利被打开。

ifstream myStream("C:/Cpp/Files/scores.txt");  //试着打开文件

if(myStream)
{
    //可以读取文件
}
else
{
    cout << "出错: 无法以读的形式打开此文件." << endl;
}

没有什么新的难点不是吗？

接下来我们就可以读取文件内容了。

要读取文件内容，有三种不同的方式：

1. 一行一行地读取，用getline()函数

2. 一个词一个词地读取，用>>

3. 一个字符一个字符地读取，用get()函数

我们分别来学习这三种方式：

一行一行地读取

第一种方式可以一次读取整一行的内容，将其存储在一个字符串里。举例如下：

string line; // 储存整行内容的字符串变量
getline(myStream, line); //读取整一行，存储到line中

此函数的原理和cin是类似的。

一个词一个词地读取

第二种方式，其实你也早就知道了，毕竟聪慧如你嘛。举例如下：

double number;
myStream >> number; //从文件中读取一个浮点数
string word;
myStream >> word;    //从文件中读取一个单词

这 个方法会读取当前所在的文件位置处的内容和之后的一个空格（"词"并不是我们平时说的一个单词，而是以空格来分隔的，假如中间没有空格，那么就是一个词， 例如heusyg3这是一个词，但是heu syg3却被认为是两个词，因为中间存在空格）。读取的内容根据变量的类型会被转换成double，int，string，等等。

一个字符一个字符地读取

第三种方式，我们之前没学过，不过也很简单就是了。举例如下：

char a;
myStream.get(a);

上面的代码读取一个字符，将其存储在char型变量a中。

这个方法可以读取所有字符，不管是字母，空格，回车符，制表符，等等。

还记得在【C++探索之旅】第一部分第五课：简易计算器中， 我们学习过cin的用法吗？还记得我们说过在cin>>和getline之间需要使用cin.ignore()吗？因此，这里我们从一个词一 个词地读取（用cin>>）转换到一行一行地读取（用getline()），也需要在之间加入ignore()。不过，因为我们这里是在读取 文件，所以不能用cin.ignore()，而要使用ifstream的ignore方法，如下所示：

ifstream myStream("C:/Cpp/Files/scores.txt");

string word;
myStream >> word;          //读取一个词

myStream.ignore();        //改变读取方式

string line;
getline(myStream, line); //读取一整行

一次读取整个文件

很多时候，我们会希望读取整个文件。我们已经学习了如何读取文件，但是还没学习当到达文件结尾时，如何停止。

为 了获知我们是否还可以继续读取，可以用getline函数的返回值。getline函数的返回值是一个bool（布尔值），如果等于true，还可以继续 读，说明还没到文件末尾；如果等于false，那么说明已经读取了文件的最后一行或者出错了。在false的情况下，就不能再继续读取了。

还记得我们学过的循环吗？只要还没到达文件末尾（getline函数返回是true），我们就继续读取文件。while循环就是最好的选择啦。看如下例子：

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

int main()
{
   ifstream file("C:/Cpp/Files/scores.txt"); // 尝试打开文件
   
   if(file)
   {
      //文件顺利打开，可以读取了
      
      string line;  //存储读取的一整行的变量
      
      while(getline(file, line))  //只要没到达文件末尾，我们就一直一行一行地读取
      {
         cout << line << endl;
         //在控制台显示读取的行
         //或者随便你拿这一行干什么，由你决定
      }
   }
   else
   {
      cout << "出错: 无法以读的形式打开此文件." << endl;
   }
   
   return 0;
}

一旦我们读取了这些行，我们就可以非常方便地操作它们了。在上面的例子中，我们只是把读取的每一行显示在控制台中，但是你可以随便怎么用。

---

一些小技巧

这一课的最后，我们来学习几个小技巧，这样文件读写我们就学习得差不多了。

提前关闭文件

我们已经知道怎么打开一个文件，但还没演示如何关闭文件。倒不是因为我忘记了，而是之前关闭文件显得没有那么必要。一旦我们跳出了文件流声明的区块，打开的文件就会被自动关闭。例如：

void f()
{
   ofstream myStream("C:/Cpp/Files/scores.txt"); //打开文件
   
   // 操作文件
   
}  //当我们跳出这个函数，文件就自动被关闭了

因此，并不需要做任何操作来显式地关闭文件。

但是，有时候我们想要提前关闭文件，在它被自动关闭前。为了达到这个目的，我们必须"不择手段"... 哦，不是，是使用close函数。例如：

void f()
{   
    ofstream myStream("C:/Cpp/Files/scores.txt");  
    //打开文件C:/Cpp/Files/scores.txt
    
    //使用文件   
    
    myStream.close();  //关闭文件
    //自此，我们将不能再往文件里写东西了
}

同样地，我们也可以推迟打开文件。用open函数。例如：

void f(){   
    ofstream myStream;  //声明文件流，但没有绑定文件
    myStream.open("C:/Cpp/Files/scores.txt");  
    //打开文件C:/Cpp/Files/scores.txt

    //使用文件   

   myStream.close();  //关闭文件   
   //自此，我们将不能再往文件里写东西了
}

正如你所见，以上的操作都很简单。然而，在大部分时候，没必要使用open和close函数来显示地打开和关闭文件。

文件里的游标

我们再来深入一些技术细节，"研究"一下文件的读取是怎么运作的。

你还记得平时用文本编辑器的时候，我们在编辑文本时总会有一个一闪一闪的光标（cursor），指示了我们当前编辑的位置吗？如下图所示：

可以看到，目前光标位于Oscar的后面。

在C++中操作文件时，也是同样的原理。有一个游标（cursor）一直指示当前在文件中的位置。

例如，当我们运行这一行的时候：

ifstream file("C:/Cpp/Files/scores.txt");

文件C:/Cpp/Files/scores.txt会被打开，游标会定位于文件最开始处。

如果之后我们读取第一个词，就会读取到Oscar这个词。读取完之后，我们的游标就会位于下一个单词的开始处了，如下图所示：

可以看到，现在游标位于is这第二个词的开始处了。然后我们可以接着读取第二个词，第三个，... 一直到文件结束。

但如果这样的话，我们只能按顺序读取文件，这可太束缚了。我们需要自由，需要飞翔，"在你的心上，自由地飞翔～" （小编，你的药已经准备好了...）

幸好，我们能够在文件中移动，说到移动，那就是移动那个cursor（游标）了。例如，我们可以说"我要移动到距离文件开始处20个字符的地方"，或者"我要从当前位置前进32个字符"。这样，我们就可以很方便地读取我们真正想要的内容了。

首先，我们要了解游标目前位于哪里。然后才能正确地移动。

获得在文件中的位置

有一个方法可以获知当前我们的游标位于文件的第几个字符处（从文件开始处算起）。不过，对于输入文件流（ifstream）和输出文件流（ofstream），所用的函数不一样，而且名字也有点古怪，我们列在下面：

针对ifstream	针对ofstream
tellg()	tellp()

然而，这两个函数的使用方法完全一样。因此只介绍其中一个就可以了。举例如下：

ofstream file("C:/Cpp/Files/scores.txt");
int position = file.tellp(); //获取当前位置
cout << "目前位于文件中的第" << position << "个字符处." << endl;

在文件中移动

用于在文件中移动的函数也有两个，成对的，每一个对应一种流的形式：

针对ifstream	针对ofstream
seekg()	seekp()

用法和之前的两个函数类似。

这两个函数接受两个参数：一个是在文件中的位置，另一个是相对文件中的位置的距离数（字符数/字节数）。

myStream.seekp(numberOfCharacters, position);

对于此函数的position参数，有三种可能的位置：

• 文件开始处 : ios::beg ;

• 文件末尾处 : ios::end ;

• 当前位置 : ios::cur.

例如，我想要移动到距离文件开始处10个字符的地方，我会这么做：

myStream.seekp(10, ios::beg);

假如我想要移动到距离当前游标所在位置的20个字符处，我会这么做：

myStream.seekp(20, ios::cur);

相信你已经理解啦。

获知文件大小（所包含字节数）

这第三个小技巧需要用到前两个。为了获知文件的大小，我们首先移动到文件末尾，然后询问我们所在的位置。你知道怎么做了吗？一起来看看吧：

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

int main()
{
    ifstream file("C:/Cpp/Files/scores.txt");  //打开文件
    
    file.seekg(0, ios::end);  //移动到文件末尾
    
    int size;
    size = file.tellg();
    //在文件结尾处调用tellg这个函数，以获得目前位于第几个字符处，因此也就知道了文件的大小
    
    cout << "文件的大小是: " << size << "个字节." << endl;
    
    return 0;
}

好了，我们学完了文件读写的大致概念。不过肯定不只于此，还有很多知识点需要慢慢在实践中去探索。

---

总结

1. 在C++中，为了能读写文件，需要引入fstream头文件。

2. 为了写入文件，我们需要创建一个ofstream对象；为了读取文件，我们需要创建一个ifstream对象。

3. 写入文件的操作其实很类似 cout :  myStream << "文本";  读取文件的操作其实很类似 cout :  myStream >> variable;
   

4. 可以用getline()函数一行一行地读取文件。

5. 游标（cursor）指示了写入操作或读取操作时，在文件中的位置。如果需要，可以移动这个游标。

---

第一部分第十一课预告

今天的课就到这里，一起加油吧！

下一课我们学习：小练习，猜单词

本文出自 “程序员联盟 frogoscar” 博客，请务必保留此出处http://4526621.blog.51cto.com/4516621/1749657