深入浅出之文件

比眉伴天荒 2023-07-02 08:29 109阅读 0赞

# 一、文件定义 #

所谓“文件”是记录在外部介质上的数据的集合。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E4MDM5OTc0_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

# 二、缓冲文件系统（标准I/O） #

目前C语言所使用的磁盘文件有两大类，一类称为缓冲文件系统，又称为标准文件系统或高层文件系统；另一类称为非缓冲文件系统，又称为底层文件系统。

缓冲文件系统的特点是对程序中的每一个文件都在内存中开辟一个缓冲区，从磁盘文件输入的数据先输入到缓冲区中，然后再通过缓冲区依次将数据送给接收变量。这样做的目的是减少对磁盘文件读写次数，因为每一次对磁盘的读写都要移动磁头并寻找磁道扇区，这个过程是要花一些时间，如果每一次用读写函数时都对应依次时间的磁盘访问，那么就会花费较多的读写时间。用缓冲区就可以依次读入一批数据，或输出一批数据，即不是执行一次输入或输出函数就实际访问磁盘一次，而是若干次读写函数语句对应一次实际的磁盘访问。缓冲文件系统自动设置所需的缓冲区，缓冲区的大小随机器而异。

非缓冲区文件系统不由系统自动设置缓冲区，而是由用户自己根据需要设置。

## 2.1 文件类型指针（FILE） ##

缓冲文件系统为每一个文件开辟了一个“文件信息区”，用来存放以上这些信息。

例如：FILE \*fp；

注意：FILE不是结构体变量名，它是用typedef定义的新类型名。

## 2.2 文件的打开与关闭 ##

**1）文件打开，格式：fp = fopen（文件指针变量，文件使用方式）**

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <th>模式</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>r</td> 
   <td>打开一个已有的文本文件，允许读取文件。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>w</td> 
   <td>打开一个文本文件，允许写入文件。如果文件不存在，则会创建一个新文件。在这里，您的程序会从文件的开头写入内容。如果文件存在，则该会被截断为零长度，重新写入。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>a</td> 
   <td>打开一个文本文件，以追加模式写入文件。如果文件不存在，则会创建一个新文件。在这里，您的程序会在已有的文件内容中追加内容。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>r+</td> 
   <td>打开一个文本文件，允许读写文件。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>w+</td> 
   <td>打开一个文本文件，允许读写文件。如果文件已存在，则文件会被截断为零长度，如果文件不存在，则会创建一个新文件。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>a+</td> 
   <td>打开一个文本文件，允许读写文件。如果文件不存在，则会创建一个新文件。读取会从文件的开头开始，写入则只能是追加模式。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

返回值：如果顺利打开，则将该文件信息区（结构体变量）起始地址赋给指针变量fp，也就是fp所指向该文件信息区的结构体；如果打开失败，则fp的值为NULL，此时输出信息“不能打开此文件”。

**2）文件关闭，格式：fclose（文件指针变量）**

它通知系统，将此指针指向文件关闭，释放相应的文件信息区（结构体变量）。如果不关闭文件，而直接使程序停止运行，这时就会丢失缓冲区中还未写入文件的信息。因此注意：文件使用完必须关闭。

## 2.3 文件的顺序读写 ##

### **2.3.1 输出一个字符** ###

格式：fputc（ch，fp），把字符变量ch的值输出到指针变量fp所指向的FILE结构体的文件（简称为指向该变文件）

#include <QCoreApplication>
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        QCoreApplication a(argc, argv);
        FILE *fp;
        const char str[]={"12345678"};
        if ((fp = fopen("file.txt","w")) == NULL){
            exit(0);
        }
    
        int i = 0;
        while ( str[i] != '\0'){
            fputc(str[i],fp);
            i++;
        }
        fclose(fp);
        return a.exec();
    }

### **2.3.2 从磁盘文件中接收一个字符** ###

格式：ch =fgetc(fp)，功能为从指针变量fp所指向的文件中读入一个字符并赋给字符变量ch，fgetc函数的值就是该字符。如果执行fgetc函数时遇到文件结束符，则函数返回文件结束符EOF（即-1）。注意这个-1并不是函数读入的字符值，因为没有一个字符的ASCII码为-1，当操作系统判断出文件中最后一个字符已被读出时，它使函数的返回值为-1.

#include <QCoreApplication>
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        QCoreApplication a(argc, argv);
        FILE *fp;
        char ch;
        if ((fp = fopen("file.txt","r")) == NULL){
            qDebug("can not open file");
            exit(0);
        }
    
        while ((ch = fgetc(fp)) != EOF){
            qDebug("ch:%c",ch);
        }
        fclose(fp);
        return a.exec();
    }
    输出结果：
    ch:1
    ch:2
    ch:3
    ch:4
    ch:5
    ch:6
    ch:7
    ch:8

### **2.3.3 输入一个字符串** ###

用fgets函数读入一个字符串

格式：

char *fgets(char *str, int n, FILE *stream)

功能为从fp指向的文件读取n-1个字符，并把它放到字符数组str中。如果在读入n-1个字符完成之前遇到换行符“\\n”或文件结束符EOF，即结束读入。但将遇到的换行符“\\n”，也作为一个字符送入str数组，在读入的字符串之后自动加一个“\\0”，因此送到str数组的字符串（包括“\\0”）最多可占用n个字符。

fgets函数返回值为str数组的首地址，如果读到文件尾或出错则返回NULL。

注意：fgets不能读二进制文件

#include <QCoreApplication>
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        QCoreApplication a(argc, argv);
        FILE *fp;
        char ch;
        char str[81];
        if ((fp = fopen("file.txt","r")) == NULL){
            qDebug("can not open file");
            exit(0);
        }
    
        while (fgets(str,81,fp) != NULL){
            qDebug("str:%s",str);
        }
        fclose(fp);
        return a.exec();
    }
    输出结果：
    str:12345678

**char \*gets(char \*str)** 从标准输入 stdin 读取一行，并把它存储在 str 所指向的字符串中。当读取到换行符时，或者到达文件末尾时，它会停止，具体视情况而定。

如果成功，该函数返回 str。如果发生错误或者到达文件末尾时还未读取任何字符，则返回 NULL。

fgets会将换行符一并存入到指定的buf中，gets会丢掉换行符。

### 2.3.4 输出一个字符串 ###

用fputs函数输出一个字符串

格式：

int fputs(const char *str, FILE *stream)把字符串写入到指定的流 stream 中，但不包括空字符。

把字符数组str中的字符串（或字符指针指向的字符串，或字符串常量）输出到fp所指向的文件。但文件结束符“\\0”不输出。

#include <QCoreApplication>
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        QCoreApplication a(argc, argv);
        FILE *fp;
        const char str[]={"12345678"};
        if ((fp = fopen("file.txt","w")) == NULL){
            exit(0);
        }
    
        fputs(str,fp);
    
        fclose(fp);
        return a.exec();
    }

**int puts(const char \*str)** 把一个字符串写入到标准输出 stdout，直到空字符，但不包括空字符。换行符会被追加到输出中。

如果成功，该函数返回一个非负值，如果发生错误则返回 EOF。

fputs会将结尾的NULL丢掉，puts会自动加上换行符。

### 2.3.5 格式化的输出`fprintf` ###

格式化输出：int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...)

fp 为文件指针，format 为格式控制字符串，… 表示参数列表。**fprintf() 返回成功写入的字符的个数，失败则返回负数。fscanf() 返回参数列表中被成功赋值的参数个数。**

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <th>specifier（说明符）</th> 
   <th>输出</th> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>c</td> 
   <td>字符</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>d 或 i</td> 
   <td>有符号十进制整数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>e</td> 
   <td>使用 e 字符的科学科学记数法（尾数和指数）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>E</td> 
   <td>使用 E 字符的科学科学记数法（尾数和指数）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>f</td> 
   <td>十进制浮点数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>g</td> 
   <td>自动选择 %e 或 %f 中合适的表示法</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>G</td> 
   <td>自动选择 %E 或 %f 中合适的表示法</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>o</td> 
   <td>有符号八进制</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>s</td> 
   <td>字符的字符串</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>u</td> 
   <td>无符号十进制整数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>x</td> 
   <td>无符号十六进制整数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>X</td> 
   <td>无符号十六进制整数（大写字母）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>p</td> 
   <td>指针地址</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>n</td> 
   <td>无输出</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>%</td> 
   <td>字符</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

返回值：如果成功，则返回写入的字符总数，否则返回一个负数。

#include <QCoreApplication>
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        QCoreApplication a(argc, argv);
        FILE *fp;
        if ((fp = fopen("file.txt","w")) == NULL){
            exit(0);
        }
    
        int len = fprintf(fp,"%d%d%d",123,456,78);
        qDebug("%d",len);
    
        fclose(fp);
        return a.exec();
    }
    输出结果是：
    8

### 2.3.6 格式化输入`fscanf` ###

int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...)

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <th>类型</th> 
   <th>合格的输入</th> 
   <th>参数的类型</th> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>c</td> 
   <td>单个字符：读取下一个字符。如果指定了一个不为 1 的宽度 width，函数会读取 width 个字符，并通过参数传递，把它们存储在数组中连续位置。在末尾不会追加空字符。</td> 
   <td>char *</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>d</td> 
   <td>十进制整数：数字前面的 + 或 - 号是可选的。</td> 
   <td>int *</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>e,E,f,g,G</td> 
   <td>浮点数：包含了一个小数点、一个可选的前置符号 + 或 -、一个可选的后置字符 e 或 E，以及一个十进制数字。两个有效的实例 -732.103 和 7.12e4</td> 
   <td>float *</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>o</td> 
   <td>八进制整数。</td> 
   <td>int *</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>s</td> 
   <td>字符串。这将读取连续字符，直到遇到一个空格字符（空格字符可以是空白、换行和制表符）。</td> 
   <td>char *</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>u</td> 
   <td>无符号的十进制整数。</td> 
   <td>unsigned int *</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>x,X</td> 
   <td>十六进制整数。</td> 
   <td>int *</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

返回值：如果成功，该函数返回成功匹配和赋值的个数。如果到达文件末尾或发生读错误，则返回 EOF。

#include <QCoreApplication>
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        QCoreApplication a(argc, argv);
        FILE *fp;
        char str[81];
        char str1[81];
        if ((fp = fopen("file.txt","r")) == NULL){
            exit(0);
        }
    
        int len = fscanf(fp,"%s",str);
        qDebug("%s,%d",str,len);
        int len1 = fscanf(fp,"%s",str1);
        qDebug("%s,%d",str1,len1);
    
        fclose(fp);
        return a.exec();
    }
    结果输出：
    12345678,1
    ?98?,-1

如果将 fp 设置为 stdin，那么 fscanf() 函数将会从键盘读取数据，与 scanf 的作用相同；设置为 stdout，那么 fprintf() 函数将会向显示器输出内容，与 printf 的作用相同。例如：

#include<stdio.h>
    int main(){
        int a, b, sum;
        fprintf(stdout, "Input two numbers: ");
        fscanf(stdin, "%d %d", &a, &b);
        sum = a + b;
        fprintf(stdout, "sum=%d\n", sum);
        return 0;
    }

2.3.7 按数据块的方式写入fwrite

size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream)把 ptr 所指向的数组中的数据写入到给定流 stream 中

**参数**

*  **ptr** \-- 这是指向要被写入的元素数组的指针。
 *  **size** \-- 这是要被写入的每个元素的大小，以字节为单位。
 *  **nmemb** \-- 这是元素的个数，每个元素的大小为 size 字节。
 *  **stream** \-- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象指定了一个输出流。

**返回值**

如果成功，该函数返回**nmemb**。如果该数字与 nmemb 参数不同，则会显示一个错误。

#include <QCoreApplication>
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        QCoreApplication a(argc, argv);
        FILE *fp;
        char str[] = {"12345678"};
        if ((fp = fopen("file.txt","w")) == NULL){
            exit(0);
        }
    
        size_t len = fwrite(str,sizeof(str),2,fp);
        qDebug("%d",len);
    
        fclose(fp);
        return a.exec();
    }
    输出结果是2

### 2.3.8 按数据块的方式读出fread ###

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream)从给定流 stream 读取数据到 ptr 所指向的数组中。

**参数**

*  **ptr** \-- 这是指向带有最小尺寸 *size\*nmemb* 字节的内存块的指针。
 *  **size** \-- 这是要读取的每个元素的大小，以字节为单位。
 *  **nmemb** \-- 这是元素的个数，每个元素的大小为 size 字节。
 *  **stream** \-- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象指定了一个输入流。

**返回值**

成功返回**nmemb**。如果总数与 nmemb 参数不同，则可能发生了一个错误或者到达了文件末尾。

#include <QCoreApplication>
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        QCoreApplication a(argc, argv);
        FILE *fp;
        char str[9];
        if ((fp = fopen("file.txt","r")) == NULL){
            exit(0);
        }
    
        size_t len = fread(str,sizeof(str),2,fp);
        qDebug("%s,%d",str,len);
    
        fclose(fp);
        return a.exec();
    }
    输出结果：12345678,2

## 2.4 文件的定位与随机读写 ##

### 2.4.1 文件的定位fseek ###

int fseek(FILE *stream, long int offset, int whence) 设置流 stream 的文件位置为给定的偏移 offset，参数 offset 意味着从给定的 whence 位置查找的字节数。

**参数**

*  **stream** \-- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了流。
 *  **offset** \-- 这是相对 whence 的偏移量，以字节为单位。
 *  **whence** \-- 这是表示开始添加偏移 offset 的位置。它一般指定为下列常量之一：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <th>常量</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>SEEK_SET（0）</td> 
   <td>文件的开头</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>SEEK_CUR（1）</td> 
   <td>文件指针的当前位置</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>SEEK_END（2）</td> 
   <td>文件的末尾</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

“offset（位移量）”指以“起始点”向前移动的字节数。如果它是负数，表示向后移动，所谓向前就是指从文件开头项文件末尾移动的方向。位移量应为long型。

fseek（fp,10L,SEEK\_SET） 将位置移动到离文件开始处10个字节

fseek（fp,-10L,SEEK\_CUR）指位置指针从当前位置向后移动10个字节

**返回值**

如果成功，则该函数返回零，否则返回非零值。

#include <QCoreApplication>
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        QCoreApplication a(argc, argv);
        FILE *fp;
        char str[9];
        if ((fp = fopen("file.txt","r")) == NULL){
            exit(0);
        }
    
        fseek(fp,3L,SEEK_SET);
        size_t len = fread(str,sizeof(str),2,fp);
        qDebug("%s,%d",str,len);
        qDebug("%d",ftell(fp));
        rewind(fp);
        len = fread(str,sizeof(str),1,fp);
        qDebug("%s,%d",str,len);
        qDebug("%d",ftell(fp));
    
        fclose(fp);
        return a.exec();
    }
    输出结果：
    45678,1
    18
    12345678,1
    9

### 2.4.1 文件的定位ftell ###

long int ftell(FILE *stream)返回给定流 stream 的当前文件位置。

**参数**

*  **stream** \-- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了流。

**返回值**

该函数返回位置标识符的当前值。如果发生错误，则返回 -1L，全局变量 errno 被设置为一个正值。

### 2.4.2 文件定位rewind ###

void rewind(FILE *stream)设置文件位置为给定流 stream 的文件的开头。

## 2.5 文件操作的出错检测 ##

1） int ferror(FILE *stream)

**参数**

*  **stream** \-- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了流。

**返回值**

如果设置了与流关联的错误标识符，该函数返回一个非零值（出错），否则返回一个零值（未出错）。

2） void clearerr(FILE *stream)清除给定流 stream 的文件结束和错误标识符。

**参数**

*  **stream** \-- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了流。

**返回值**

这不会失败，且不会设置外部变量 errno，但是如果它检测到它的参数不是一个有效的流，则返回 -1，并设置 errno 为 EBADF。

3） int feof(FILE *stream) 测试给定流 stream 的文件结束标识符。

**参数**

*  **stream** \-- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了流。

**返回值**

当设置了与流关联的文件结束标识符时，该函数返回一个非零值（结尾），否则返回零（未结尾）。

#include <QCoreApplication>
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        QCoreApplication a(argc, argv);
        FILE *fp;
        char ch;
        if ((fp = fopen("file.txt","r")) == NULL){
            qDebug("can not open file");
            exit(0);
        }
    
        while (1){
            ch = fgetc(fp);
            qDebug("ch:%c",ch);
            if (feof(fp)){
                break;
            }
        }
        fclose(fp);
        return a.exec();
    }
    输出结果是：
    ch:1
    ch:2
    ch:3
    ch:4
    ch:5
    ch:6
    ch:7
    ch:8
    ch:?

## 2.6 feof 函数 ##

feof 函数的函数原型为：

int feof (FILE \* fp);

所在头文件：<stdio.h>  
  
函数功能：检查 fp 所关联文件流中的结束标志是否被置位，如果该文件的结束标志已被置位，返回非 0 值；否则，返回 0。  
  
需要注意的是：  
1) 在文本文件和二进制文件中，均可使用该函数判断是否到达文件结尾。  
  
2) 文件流中的结束标志，是最近一次调用输入等相关函数（如 fgetc、fgets、fread 及 fseek 等）时设置的。只有最近一次操作输入的是非有效数据时，文件结束标志才被置位；否则，均不置位。  
  
**【例 3】**从键盘输入若干名学生的姓名、学号、语数外三门课成绩并计算平均成绩，将这些学生信息以二进制方式保存到当前目录文件 Stia\_Info.dat 中。采用 fwrite 函数写入数据。存储空间要求采用数组形式。采用静态数组形式，仅为了复习数组作为函数参数的情况，且便于理解，实际编程中不建议采用这种方案。

#include<stdio.h>
    #include<stdlib.h>
    typedef struct {
        char name[10];
        char no[15];
        int sc[3];
        float aver;
    }STU;
    void Input_Info(STU a[],int n) ; //输入函数原型声明
    void Write_Info (STU a[],int n) ; //文件写入函数原型声明
    #define N 10 //最多可存储的学生数，可调整
    int main (void)
    {
        int n;
        STU a[N]; //学生数组，最多容纳N人
        printf ("输入学生人数:");
        scanf("%d",&n);
        Input_Info (a,n) ; //输入学生信息
        Write_Info (a,n); //写人文件
        return 0;
    }
    
    void Input_Info (STU a[], int n)
    {
        int i;
        for(i=0;i<n;i++)
        {
            printf ("%dth stu (姓名、学号、语数外):",i+1);
            scanf("%s%s%d%d%d",a[i].name,a[i].no,&a[i].sc[0],&a[i].sc[1],&a[i].sc[2]);
            a[i].aver= (a[i].sc[0]+a[i].sc[1]+a[i].sc[2])/3.0;
        }
    }
    void Write_Info (STU a[], int n)
    {
        FILE *fp=fopen ("Stu_Info.dat","wb") ; //"wb":二进制文件写操作
        if(NULL==fp)
        {
            printf ("Failed to open the file !\n");
            exit (0);
        }
        fwrite (a, sizeof (STU) ,n, fp) ; //把a数组中n个学生信息写入文件
        fclose (fp);
    }

由于采用二进制形式存储，故打开生成的二进制文件 Stu\_Info.dat 可能是“乱码”。通过判断文件的生成以及文件中部分显示正常的数据，可判断代码是否运行正确。

# 三、非缓冲文件系统（系统I/O） #

非缓冲文件系统没有文件结构体，不设文件系统类型文件，不能读写单个字符、字符串和格式化数据、一般用于二进制文件，它只有一种文件读写方法，即成块（包含多个字节）读入二进制的数据。

从使用角度来看，缓冲文件系统功能强大，使用方便，但效率较低。而非缓冲文件系统最大的优点是执行效率高。

## 3.1 打开文件 ##

open（文件名，使用方式）

使用方式

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td colspan="2">使用方式</td> 
   <td colspan="1" style="width:522px;">意义</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>宏名</td> 
   <td>数字</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>O_RDONLY</td> 
   <td>1</td> 
   <td style="width:522px;">打开一个文件，只能读</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>O_RDONLY</td> 
   <td>2</td> 
   <td style="width:522px;">打开一个文件，只能写</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>O_RDWR</td> 
   <td>3</td> 
   <td style="width:522px;">打开一个文件，能读能写</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 3.2 读文件 ##

用read函数实现系统级别I/O

格式：read（文件号，缓冲地址，读入最大字节数）

例如read（fd，buff，512）

表示依次从fd所代表的文件中读入512个字节到起始地址为buff的缓冲区中。如果文件可供本次读入字节数不足，则将这些字节全部读入。read函数返回值为实际读入的字节数。如果返回0，表示文件结束，无读入。如果读操作失败，则函数返回值为-1,。

## 3.3 写文件 ##

格式：write（文件号，缓冲区地址，一次输出的字节数）

如：write（fd,buff,100）

表示将内存中起始地址为buff的缓冲区中的100字节输出到fd所代表的文件中去，可以看出，write函数可以输出整个缓冲区的内容，也可以输出部分缓冲区内容，如果成功，返回值为实际写入的字节数，如果失败，则返回值为-1 。

## 3.4 关闭文件 ##

格式：close（文件名）

例如：close（fd）的作用是关闭fd所代表的文件

## 3.5 缓冲区设置 ##

非缓冲系统不自设置缓冲区，而由设计者自己设置缓冲区，也就是说缓冲区是程序的一部分，它的位置在用户缓冲区中。在读入数据时，由磁盘文件将数据读到缓冲区中，然后由程序可以直接引用缓冲区中的数据，在输出时，将缓冲区中的数据送到磁盘文件。实际上，常用一个数组来作为缓冲区。

设置缓冲区的方法，实际上就是讲数据输入到该数组中，由程序对数组内容进行处理。

# 四、C++文件流操作 #

在C++程序中使用的保存数据的文件按存储格式分为两种类型，一种是文本文件，一种是二进制文件。文本文件又称为ASCII码文件或字符文件，二进制文件又称为字节文件。在文本文件中，每个字节的内容为字符的ASCII码，在二进制文件中，文件内容是数据内存的表示形式，是从内存中直接复制过来的。

在C++文件流类中，

ifstream为输入文件流类，用于实现文件的输入。

ofstream为输出文件流类，用于实现文件的输出。

fstream为输入输出流类，用于实现输入输出。

## 4.1 打开操作 ##

**1） 用文件流的成员函数open（）打开文件**

ifstream、ofstream、fstream各有一个成员函数open（）成员函数。

void open (const char \* filename, openmode mode);

filename 是一个字符串，代表要打开的文件名。

mode 是以下标志符的一个组合：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <p>ios::in</p> </td> 
   <td> <p>为输入(读)而打开文件</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> <p>ios::out</p> </td> 
   <td> <p>为输出(写)而打开文件</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> <p>ios::ate</p> </td> 
   <td> <p>初始位置：文件尾</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> <p>ios::app</p> </td> 
   <td> <p>所有输出附加在文件末尾</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> <p>ios::trunc</p> </td> 
   <td> <p>如果文件已存在则先删除该文件</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> <p>ios::binary</p> </td> 
   <td> <p>二进制方式</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

ofstream, ifstream 和 fstream所有这些类的成员函数open 都包含了一个默认打开文件的方式，这三个类的默认方式各不相同：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <p><strong>类</strong></p> </td> 
   <td> <p><strong>参数的默认方式</strong></p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> <p>ofstream</p> </td> 
   <td> <p>ios::out | ios::trunc</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> <p>ifstream</p> </td> 
   <td> <p>ios::in</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> <p>fstream</p> </td> 
   <td> <p>ios::in | ios::out</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**2）用文件流类的构造函数打开文件**

ifstream infile（“file.txt”） //! 利用构造函数定义时直接打开一个输入文件
    ofstream outfile("file.txt")  //! 利用构造函数定义时直接打开一个输出文件
    fstream  infile("file.txt",ios::in) //! 利用构造函数定义时直接打开一个输入文件
    fstream  outfile("file.txt",ios::out) //! 利用构造函数时直接打开一个输出文件

**3）判断文件打开是否成功**

#include <QCoreApplication>
    #include <fstream>
    #include <iomanip>
    #include <iostream>
    using namespace  std;
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        QCoreApplication a(argc, argv);
    
        char data[100];
    
        fstream infile;
        infile.open("file.txt",ios::in);
        qDebug("%d",infile);//! infile 返回1 表示成功，否则表示不成功
        qDebug("%d",infile.is_open()); //! 返回
        infile>>data;
        qDebug("%s",data);
        infile.close();
        return a.exec();
    }
    
    is_open()函数的原型为： bool is_open()；
    
    作用：判定文件是否打开成功 ；
    
    返回值: 打开成功返回true；否则，返回false；
    
    使用位置：一般在放在创建输入输出流后，如果文件打开错误，直接退出程序。

## 4.2 关闭文件 ##

格式：void close（）

## 4.3 文件的读写 ##

文件读写有两种方式：

1） 直接采用流插入运算“<<”和提取运算符“>>”，这些运算符将完成文件的字符转换工作

2） 使用流成员函数，输出流成员函数有put和write，输入流成员函数有get，getline和read

#include <QCoreApplication>
    #include <fstream>
    #include <iomanip>
    #include <iostream>
    using namespace  std;
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        QCoreApplication a(argc, argv);
    
        //! 写操作
        char str[] = {"12345678"};
        char data[100];
        ofstream outfile;
        outfile.open("file.txt");
        if (!outfile.is_open()){
            qDebug("can not open file");
            exit(0);
        }
        //! 方式1
        for (int i= 0;i < 3; i++){
            outfile<<str;
            outfile<<"\n";
        }
    
        outfile.close();
    
        //! 读操作
        ifstream infile;
        infile.open("file.txt");
        if (!infile.is_open()){
            qDebug("can not open file");
            exit(0);
        }
        //! 方式1
        while(infile.good()){
            infile>>data;
            qDebug("%s",data);
        }
    
        infile.close();
        return a.exec();
    }
    结果输出：
    12345678
    12345678
    12345678

### **4.3.1 状态标志符的验证****(Verification of state flags)** ###

验证流的状态的成员函数（所有都返回bool型返回值）：

*  **bad()**

如果在读写过程中出错，返回 true 。例如：当我们要对一个不是打开为写状态的文件进行写入时，或者我们要写入的设备没有剩余空间的时候。

*  **fail()**

除了与bad() 同样的情况下会返回 true 以外，加上格式错误时也返回true ，例如当想要读入一个整数，而获得了一个字母的时候。

*  **eof()**

如果读文件到达文件末尾，返回true。

*  **good()**

这是最通用的：如果调用以上任何一个函数返回true 的话，此函数返回 false 。

要想重置以上成员函数所检查的状态标志，你可以使用成员函数clear()，没有参数。

### 4.3.2 **istream::getline** ###

读取一行到字符数组。

istream& getline (char\* s, streamsize n );  
//默认delim是换行字符'\\n'，遇到后丢弃，第二次读取从delim后开始读。

istream& getline (char\* s, streamsize n, char delim );  
<string> 字符串头文件也定义了从流中读取一行的函数 getline()  
因为它不是流的成员函数，所以不能通过点访问。

std::getline (string)

(1) 用户定义截止字符  
istream& getline (istream& is, string& str, char delim);  
istream& getline (istream&& is, string& str, char delim); //c++11 标准

(2) 截止字符默认'\\n'  
istream& getline (istream& is, string& str);  
istream& getline (istream&& is, string& str); // c++11 标准  
  
用法：  
从流对象is中读取一行存到字符串str 直到遇到截止字符，如果遇到截止字符，则把它从流中取出来，然后丢弃（它不被存储，下一个操作的起点在它之后）函数调用前str 中的内容将被覆盖。

#include <QCoreApplication>
    #include <fstream>
    #include <iomanip>
    #include <iostream>
    using namespace  std;
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        QCoreApplication a(argc, argv);
    
        //! 写操作
        char str[] = {"12345678"};
        char data[100];
        ofstream outfile;
        outfile.open("file.txt");
        if (!outfile.is_open()){
            qDebug("can not open file");
            exit(0);
        }
        //! 方式1
        for (int i= 0;i < 3; i++){
            outfile<<str;
            outfile<<"\n";
        }
        
        outfile.close();
    
        //! 读操作
        ifstream infile;
        infile.open("file.txt");
        if (!infile.is_open()){
            qDebug("can not open file");
            exit(0);
        }
       
        while(!infile.eof()){
            infile.getline(data,100);
            qDebug("%s",data);
        }
       
        infile.close();
        return a.exec();
    }

## 4.4 文件的随机读写 ##

**获得和设置流指针****(get and put stream pointers)**

所有输入/输出流对象(i/o streams objects)都有至少一个流指针：

*  ifstream， 类似istream, 有一个被称为get pointer的指针，指向下一个将被读取的元素。
 *  ofstream, 类似 ostream, 有一个指针 put pointer ，指向写入下一个元素的位置。
 *  fstream, 类似 iostream, 同时继承了get 和 put

我们可以通过使用以下成员函数来读出或配置这些指向流中读写位置的流指针：

*  **tellg()** **和** **tellp()**

这两个成员函数不用传入参数，返回pos\_type 类型的值(根据ANSI-C++ 标准) ，就是一个整数，代表当前get 流指针的位置 (用tellg) 或 put 流指针的位置(用tellp).

*  **seekg()** **和****seekp()**

这对函数分别用来改变流指针get 和put的位置。两个函数都被重载为两种不同的原型：

seekg ( pos\_type position ); seekp ( pos\_type position );

使用这个原型，流指针被改变为指向从文件开始计算的一个绝对位置。要求传入的参数类型与函数 tellg 和tellp 的返回值类型相同。

seekg ( off\_type offset, seekdir direction ); seekp ( off\_type offset, seekdir direction );

使用这个原型可以指定由参数direction决定的一个具体的指针开始计算的一个位移(offset)。它可以是：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <p>ios::beg</p> </td> 
   <td> <p>从流开始位置计算的位移</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> <p>ios::cur</p> </td> 
   <td> <p>从流指针当前位置开始计算的位移</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> <p>ios::end</p> </td> 
   <td> <p>从流末尾处开始计算的位移</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

流指针 get 和 put 的值对文本文件(text file)和二进制文件(binary file)的计算方法都是不同的，因为文本模式的文件中某些特殊字符可能被修改。由于这个原因，建议对以文本文件模式打开的文件总是使用seekg 和 seekp的第一种原型，而且不要对tellg 或 tellp 的返回值进行修改。对二进制文件，你可以任意使用这些函数，应该不会有任何意外的行为产生。

以下例子使用这些函数来获得一个二进制文件的大小：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; // obtaining file size<br> &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; #include &lt;iostream.h&gt;<br> &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; #include &lt;fstream.h&gt;<br> &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<br> &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; const char * filename = &nbsp; "example.txt";<br> &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<br> &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; int main () { <br> &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; long l,m;<br> &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ifstream file (filename, &nbsp; ios::in|ios::binary);<br> &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; l = file.tellg();<br> &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; file.seekg (0, ios::end);<br> &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; m = file.tellg();<br> &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; file.close();<br> &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; cout &lt;&lt; "size of &nbsp; " &lt;&lt; filename;<br> &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; cout &lt;&lt; " is " &nbsp; &lt;&lt; (m-l) &lt;&lt; " bytes.\n";<br> &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; return 0;<br> &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; }</p> </td> 
   <td style="vertical-align:top;"> <p>size of example.txt is 40 &nbsp; bytes.</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E4MDM5OTc0_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200128161425739.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E4MDM5OTc0,size_16,color_FFFFFF,t_70