一、文件流
C++的 IO 类中定义了三个文件读写流 fstream 、 ifstream 以及 ofstream，它们都继承于相同的父类 istream，通过不同的实现以实现不同的文件流操作。
三者的区别为：
- ifstream：从文件读取数据
- ofstream：从文件写入数据
- fstream：既可以读数据、又可以写数据
1.1 IO 接口和读写模式
三个文件流实现了以下几个函数接口：
| 函数名 | 用途 |
|---|---|
| open(s, mode) | 以 mode 模式打开文件 s |
| close() | 关闭文件流 |
| is_open() | 返回文件是否已经打开 |
| read(buff, size) | 读入最多 size 字节数据到 buff 中 |
| write(buff, size) | 写入 size 字节数据到文件中 |
在使用 open 的时候，可以只传入文件 s，不指定打开模式。如果不指定模式，系统会自动根据文件类型选择默认的打开模式。同时，除了 open() 的方式打开文件以外，还可以在对象构造的时候打开文件：
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ofstream output("/tmp/test.txt", ios::out); |
ios::out 表示已只读方式打开文件，对应 unix c 中的 O_WRONLY 模式。在 C++中，有以下读写模式可以选择：
| 模式 | 说明 |
|---|---|
| ios::in | 以读方式打开 |
| ios::out | 以写方式打开 |
| ios::app | 以追加写方式打开 |
| ios::trunc | 以截断方式打开文件 |
| ios:binary | 以二进制方式打开文件 |
| ios::ate | 打开文件后指针定位到文件尾 |
这些模式可以单独使用，也可以组合使用，如果需要组合使用，使用逻辑操作符|或起来即可。这里要特别注意的是 ios::out 模式默认会截断文件，也就是说，ios::out 和 ios::out | ios::trunc 效果是一样的，都会将文件截断。如果不希望以截断方式打开文件时，则需要设置读写模式为 ios::out | ios::app，以这种模式打开文件后，数据会以追加的方式写入到文件。
1.2 读写文件示例
写文件
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// 写文件 void write_file() { ofstream output; // 待写入数据 string output_data = "HelloWorld\nWelcome To Tencent\n"; // 打开文件 output.open("test.txt", ios::out); // 写入数据 output.write(output_data.c_str(), output_data.size()); // 关闭文件 output.close(); } |
读文件
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void read_file() { ifstream input; char input_data[1024]; // 打开文件 input.open("test.txt", ios::in); // 读取数据 input.read(input_data, 1024); // 打印读取到的数据 cout << input_data; // 关闭文件 input.close(); } |
打印结果：
1.3 以 IO 操作符读写数据
三个 IO 操作类都继承于 istream，可以直接使用 IO 操作符 （<< 和>>） 来进行文件读写。
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ofstream output("test.txt"); ifstream input("test.txt"); std::string input_data; output << "HelloWorld\n"; output.close(); input >> input_data; cout << input_data; input.close(); return 0; |
注意：在使用 IO 操作符从文件读取数据的时候，数据输入的对象可以是字符串，也可以是对应的数据类型 （如 int） 。如果输入到字符串，默认是读到空白字符的时候就停止了，需要通过循环控制读取后面的数据。
二、流状态
流在执行 IO 操作的时候，会根据不同的情况产生不同的状态码，如：
| 状态位 | 说明 |
|---|---|
| strm::badbit | 流已崩溃 |
| strm::failgit | IO 已崩溃 |
| strm::eofbit | 已经读到文件尾 |
| strm::goodbit | 一切正常，没有异常 |
我们可以使用已经封装好的函数 bad()/fail()/eof()/good()来判断当前 IO 是否已经达到某种状态，如判断文件是否已经读到结束。同时，我们还可以使用 clear()函数来清除当前 IO 对象的状态位，当流已崩溃 （如将流中的字符串对象读到一个 int 对象上） 时，可以手动来清除状态位继续往下读取。
示例，使用 eof 标志位判断文件是否读完成
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ofstream output("test.txt"); ifstream input("test.txt"); std::string input_data; output << "Hello World\n"; output.close(); while (!input.eof()) { // 没有读到文件尾就一直读取 input_data.clear(); input >> input_data; // 读到空白符就停止 // 过滤掉空行 if (input_data == "") continue; cout << input_data << endl; } input.close(); |
因为使用 IO 操作符从流中读取数据默认遇到空行就停止，所以 Hello World\n 字符串需要读三次才能读完，第一次是 Hello，第二次是 World，第三次是换行后的空行，所以，最后的输出结果是：
三、 getline 一次读一行
流对象中内置了 getline() 成员方法可以一次读一行数据到字符串数组中，需要传入一个字符数组和最大长度 size：
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ifstream input("test.txt", ios::in); char buff[1024]; while (!input.eof()) { input.getline(buff, 1024) cout << buff << endl; } |
这个成员方法可以实现一次读一行的操作，但是只支持 C 风格的字符串传入，无法支持 C++中的 string 类型。这里可以使用系统库的 getline() 函数来实现，系统库中有一个 getline() 函数可以直接从 IO 流中读取一行数据到 string 中：
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ifstream input("test.txt", ios::in); std::string input_data; while (!input.eof()) { getline(input, input_data); cout << input_data << endl; } |
上面两个实现都可以正常按行输出文件内容：
四、 fstream 和文件指针
当使用 fstream 流时，对象既可以写入文件，也可以读取文件。此时读写文件指针是公共的，写入文件会导致指针后移，再读就会从当前位置重新读取 （读到垃圾数据） 。为了避免这个问题，可以使用 seekp 和 seekg 来移动文件指针：
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fstream file("test.txt", ios::in | ios::out); string input_data; file << "HelloWorld\n" << unitbuf; // 移动读指针到文件开始处 file.seekg(0, ios::beg); file >> input_data; cout << input_data; |
五、错误处理
5.1 读取文件失败了，应该如何判断
执行完 open 操作后，直接判断对象是否为真即可确定打开文件是否失败。出现错误后，可以使用 errno 输出错误原因。
例如，打开一个不存在的文件：
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ifstream input("aabbcc.txt", ios::in); if (!input) { cout << "open fail error: " << strerror(errno) << endl; } |
输出结果会打印出文件不存在的错误：
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