C++中文件IO流的使用

发布时间: 2023-12-16 12:50:00 阅读量: 47 订阅数: 41
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浅谈C++ IO流

# 1. 简介 ## 1.1 什么是文件IO流 在计算机中,文件输入/输出流(IO流)是指数据在文件之间传输的抽象概念。输入流用于从文件中读取数据,输出流用于向文件中写入数据。 ## 1.2 文件IO流的作用 文件IO流的作用是实现文件的读写操作,通过使用文件IO流,程序可以与文件交换数据,实现数据的持久化存储。 ## 1.3 C语言中支持的文件IO流 在C语言中,通过文件指针和相关的文件IO函数,可以实现对文件的读写操作。C语言中常用的文件IO函数包括 fopen、fclose、fgetc、fputc、fgets、fputs、fread、fwrite 等。 ### 2. 打开与关闭文件 在C语言中,需要使用文件IO流进行文件的读写操作。首先需要打开文件以便进行读写操作,完成读写操作后需要关闭文件。 #### 2.1 fopen函数的使用 使用fopen函数可以打开一个文件,并返回一个指向FILE类型的指针,用于后续的文件读写操作。 ```c FILE *fopen(const char *filename, const char *mode); ``` - `filename`:需要打开的文件名 - `mode`:打开文件的模式,常见的包括"r"(只读)、"w"(只写)、"a"(追加)等 示例代码: ```c #include <stdio.h> int main() { FILE *file = fopen("example.txt", "r"); if (file == NULL) { printf("文件打开失败!\n"); } else { printf("文件打开成功!\n"); fclose(file); } return 0; } ``` **代码说明:** - 使用`fopen`函数打开了一个名为"example.txt"的文件,以只读模式打开。 - 如果文件打开失败,输出"文件打开失败!",否则输出"文件打开成功!"。 - 最后使用`fclose`函数关闭文件。 **代码结果说明:** 如果当前目录下存在名为"example.txt"的文件,则会输出"文件打开成功!",否则会输出"文件打开失败!"。 #### 2.2 fclose函数的使用 使用fclose函数可以关闭之前打开的文件流,释放资源并将文件关闭。 ```c int fclose(FILE *stream); ``` - `stream`:指向FILE类型的指针,代表需要关闭的文件流 示例代码: ```c #include <stdio.h> int main() { FILE *file = fopen("example.txt", "r"); if (file == NULL) { printf("文件打开失败!\n"); } else { printf("文件打开成功!\n"); fclose(file); printf("文件关闭成功!\n"); } return 0; } ``` **代码说明:** - 使用`fclose`函数可以关闭之前打开的文件流,并输出"文件关闭成功!"。 - 文件流关闭后,不可再做读写操作。 **代码结果说明:** 如果文件打开成功,会输出"文件打开成功!"和"文件关闭成功!";如果文件打开失败,则只会输出"文件打开失败!"。 ### 3. 读取文件内容 文件IO流的一个重要功能是读取文件的内容。在C语言中,提供了多个函数可以实现这一功能,包括fgetc、fgets和fread等。下面分别介绍这些函数的使用方法。 #### 3.1 fgetc函数的使用 fgetc函数用于从文件中读取一个字符,并将其返回。其声明如下: ```c int fgetc(FILE *stream); ``` 其中,stream是一个指向文件的指针。下面是一个使用fgetc函数从文件中逐个读取字符的示例: ```c #include <stdio.h> int main() { FILE *fp; int c; fp = fopen("file.txt", "r"); if (fp == NULL) { printf("文件打开失败!\n"); return -1; } while ((c = fgetc(fp)) != EOF) { printf("%c", c); } fclose(fp); return 0; } ``` 上述代码中,首先使用fopen函数打开名为file.txt的文件,并以只读模式打开。如果文件打开成功,则使用while循环逐个读取文件中的字符,直到文件结束符EOF(End-Of-File)。读取到的字符通过printf函数输出。最后使用fclose函数关闭文件。 #### 3.2 fgets函数的使用 fgets函数用于从文件中读取一行内容,并将其存储到一个指定的字符串数组中。其声明如下: ```c char *fgets(char *str, int n, FILE *stream); ``` 其中,str是一个指向字符串数组的指针,n是指定的最大读取字符数(包括换行符),stream是一个指向文件的指针。下面是一个使用fgets函数读取文件中的每一行的示例: ```c #include <stdio.h> int main() { FILE *fp; char line[256]; fp = fopen("file.txt", "r"); if (fp == NULL) { printf("文件打开失败!\n"); return -1; } while (fgets(line, sizeof(line), fp) != NULL) { printf("%s", line); } fclose(fp); return 0; } ``` 上述代码中,首先使用fopen函数打开名为file.txt的文件,并以只读模式打开。如果文件打开成功,则使用while循环逐行读取文件的内容,每次读取的一行内容存储在line字符串数组中,然后通过printf函数输出。最后使用fclose函数关闭文件。 #### 3.3 fread函数的使用 fread函数用于从文件中读取一定数量的数据,并存储到指定的缓冲区中。其声明如下: ```c size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream); ``` 其中,ptr是一个指向缓冲区的指针,size是每个数据项的字节数,count是要读取的数据项的数量,stream是一个指向文件的指针。下面是一个使用fread函数读取二进制文件的示例: ```c #include <stdio.h> int main() { FILE *fp; int buffer[10]; int num; fp = fopen("file.bin", "rb"); if (fp == NULL) { printf("文件打开失败!\n"); return -1; } num = fread(buffer, sizeof(int), 10, fp); printf("读取了%d个数据项。\n", num); fclose(fp); return 0; } ``` 上述代码中,首先使用fopen函数以二进制只读模式打开名为file.bin的文件。如果文件打开成功,则使用fread函数从文件中读取10个整数数据项,并存储到buffer数组中。读取的数据项数量通过printf函数输出。最后使用fclose函数关闭文件。 以上就是在C语言中读取文件内容的几种常用方法。根据实际需求,选择合适的函数可以更加灵活地处理文件中的数据。 ### 4. 写入文件内容 在C语言中,我们可以使用多种函数来向文件中写入内容,下面我们将介绍几种常用的写入文件内容的函数。 #### 4.1 fputc函数的使用 fputc函数可以向文件中写入一个字符,其基本语法如下: ```c int fputc(int character, FILE *stream); ``` - character:要写入的字符。 - stream:指向文件的指针。 示例代码如下: ```c #include <stdio.h> int main() { FILE *filePointer; char content = 'A'; filePointer = fopen("output.txt", "w"); if (filePointer == NULL) { printf("无法打开文件\n"); return 1; } fputc(content, filePointer); fclose(filePointer); return 0; } ``` **代码说明:** - 我们首先使用fopen函数以写入模式打开一个名为output.txt的文件。 - 然后使用fputc函数向文件中写入字符'A'。 - 最后关闭文件。 **代码总结:** 该代码演示了使用fputc函数向文件中写入一个字符。 **结果说明:** 运行该代码后,会在当前目录下生成output.txt文件,并且文件中包含字符'A'。 #### 4.2 fputs函数的使用 fputs函数可以向文件中写入一个字符串,其基本语法如下: ```c int fputs(const char *str, FILE *stream); ``` - str:要写入的字符串。 - stream:指向文件的指针。 示例代码如下: ```c #include <stdio.h> int main() { FILE *filePointer; char content[] = "Hello, World!"; filePointer = fopen("output.txt", "w"); if (filePointer == NULL) { printf("无法打开文件\n"); return 1; } fputs(content, filePointer); fclose(filePointer); return 0; } ``` **代码说明:** - 我们首先使用fopen函数以写入模式打开一个名为output.txt的文件。 - 然后使用fputs函数向文件中写入字符串"Hello, World!"。 - 最后关闭文件。 **代码总结:** 该代码演示了使用fputs函数向文件中写入一个字符串。 **结果说明:** 运行该代码后,会在当前目录下生成output.txt文件,并且文件中包含字符串"Hello, World!"。 #### 4.3 fwrite函数的使用 fwrite函数可以向文件中写入一个数据块,其基本语法如下: ```c size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream); ``` - ptr:指向要写入的数据的指针。 - size:每个数据项的大小(以字节为单位)。 - nmemb:要写入的数据项的个数。 - stream:指向文件的指针。 示例代码如下: ```c #include <stdio.h> int main() { FILE *filePointer; int data[] = {1, 2, 3, 4, 5}; filePointer = fopen("output.dat", "wb"); if (filePointer == NULL) { printf("无法打开文件\n"); return 1; } fwrite(data, sizeof(int), 5, filePointer); fclose(filePointer); return 0; } ``` **代码说明:** - 我们首先使用fopen函数以二进制写入模式打开一个名为output.dat的文件。 - 然后使用fwrite函数向文件中写入整型数组data的数据。 - 最后关闭文件。 **代码总结:** 该代码演示了使用fwrite函数向文件中写入一个数据块。 **结果说明:** 运行该代码后,会在当前目录下生成output.dat文件,并且文件中包含整型数组data的数据。 以上介绍了在C语言中使用fputc、fputs和fwrite函数来向文件中写入内容的方法。无论是写入单个字符、字符串还是数据块,我们都可以利用这些函数完成文件的写入操作。 ### 5. 文件位置指针操作 在C语言中,文件位置指针指示了文件流中当前的位置。通过对文件位置指针的操作,可以控制读写文件的位置。 #### 5.1 fseek函数的使用 fseek函数用于设置文件位置指针的位置。它的原型如下: ```c int fseek(FILE *stream, long int offset, int origin); ``` - stream:指向FILE类型的指针,表示要设置位置指针的文件流。 - offset:表示要设置的偏移量的值。正值表示向文件尾方向偏移,负值表示向文件头方向偏移。 - origin:表示参考位置,可以使用以下常量: - SEEK_SET:从文件头开始计算偏移量。 - SEEK_CUR:从当前位置开始计算偏移量。 - SEEK_END:从文件尾开始计算偏移量。 使用fseek函数可以实现文件位置指针的定位,示例代码如下: ```c #include <stdio.h> int main() { FILE *fp = fopen("test.txt", "r"); if (fp == NULL) { printf("文件打开失败\n"); return -1; } fseek(fp, 2, SEEK_SET); // 移动文件位置指针到第2个字节的位置 char ch; while ((ch = fgetc(fp)) != EOF) { putchar(ch); } fclose(fp); return 0; } ``` 运行上述代码,将打开名为test.txt的文件,并将文件位置指针移动到第2个字节的位置,然后逐个读取字符并输出。注意,文件位置指针的移动是相对于当前指针位置进行的。 #### 5.2 ftell函数的使用 ftell函数用于获取文件位置指针的当前位置。它的原型如下: ```c long int ftell(FILE *stream); ``` - stream:指向FILE类型的指针,表示要获取位置指针位置的文件流。 ftell函数返回当前位置指针相对于文件头的偏移量,以字节为单位。 ```c #include <stdio.h> int main() { FILE *fp = fopen("test.txt", "r"); if (fp == NULL) { printf("文件打开失败\n"); return -1; } fseek(fp, 0, SEEK_END); // 将文件位置指针移动到末尾 long int fileSize = ftell(fp); // 获取文件大小 printf("文件大小:%ld字节\n", fileSize); fclose(fp); return 0; } ``` 运行上述代码,将打开名为test.txt的文件,并将文件位置指针移动到文件末尾,然后使用ftell函数获取文件大小并输出。 #### 5.3 rewind函数的使用 rewind函数用于将文件位置指针移动到文件开头。它的原型如下: ```c void rewind(FILE *stream); ``` - stream:指向FILE类型的指针,表示要操作的文件流。 ```c #include <stdio.h> int main() { FILE *fp = fopen("test.txt", "r"); if (fp == NULL) { printf("文件打开失败\n"); return -1; } fseek(fp, 10, SEEK_SET); // 移动文件位置指针到第10个字节的位置 rewind(fp); // 将文件位置指针移动到文件开头 char ch; while ((ch = fgetc(fp)) != EOF) { putchar(ch); } fclose(fp); return 0; } ``` 运行上述代码,将打开名为test.txt的文件,并将文件位置指针移动到第10个字节的位置,然后使用rewind函数将文件位置指针移动到文件开头,最后逐个读取字符并输出。 ## 6. 错误处理与异常 在文件IO流操作中,可能会遇到各种错误和异常情况,例如文件打开失败、读写过程中出现错误等。为了保证程序的稳定性和可靠性,我们需要对这些错误和异常进行处理。 ### 6.1 文件打开失败处理 在打开文件时,可能会遇到文件不存在、权限不足等问题,导致文件打开失败。为了保证程序的正常运行,我们需要对这些问题进行处理。 在C语言中,`fopen` 函数会在打开文件失败时返回一个空指针。我们可以通过检查返回值来判断文件是否成功打开。下面是一个示例: ```c #include <stdio.h> int main() { // 打开文件 FILE* file = fopen("test.txt", "r"); // 判断文件是否打开成功 if (file == NULL) { printf("文件打开失败!\n"); // 进行错误处理的逻辑 } else { printf("文件打开成功!\n"); // 进行文件操作的逻辑 fclose(file); } return 0; } ``` 上述代码中,我们使用 `fopen` 函数打开了一个名为 "test.txt" 的文件。如果文件打开失败(例如文件不存在),`fopen` 函数会返回一个空指针 `NULL`。我们可以通过判断返回值是否为 `NULL` 来确定文件是否打开成功。 ### 6.2 读写过程出现错误的处理 在读取或写入文件内容时,可能会出现一些错误,例如文件不存在、读写权限不足等。为了避免程序因为这些错误而崩溃,我们需要对这些错误进行处理。 在C语言中,可以使用 `ferror` 函数来检查文件读写操作是否出现错误。下面是一个示例: ```c #include <stdio.h> int main() { // 打开文件 FILE* file = fopen("test.txt", "r"); // 判断文件是否打开成功 if (file == NULL) { printf("文件打开失败!\n"); // 进行错误处理的逻辑 } else { printf("文件打开成功!\n"); // 读取文件内容 char buffer[100]; if (fgets(buffer, sizeof(buffer), file) == NULL) { if (feof(file)) { printf("文件读取结束!\n"); } else { printf("文件读取错误!\n"); // 进行错误处理的逻辑 } } else { printf("文件读取成功:%s\n", buffer); } fclose(file); } return 0; } ``` 上述代码中,我们先使用 `fopen` 函数打开了一个名为 "test.txt" 的文件。如果文件打开失败,我们可以根据具体情况进行错误处理。 如果文件打开成功,我们使用 `fgets` 函数来读取文件内容。如果读取到文件末尾,`fgets` 函数会返回一个空指针 `NULL`,并通过 `feof` 函数判断是否是文件结束。如果读取过程中出现错误,`fgets` 函数同样会返回一个空指针 `NULL`,但这时并不是文件结束,我们可以通过 `ferror` 函数来判断是否是读取错误。 ### 6.3 异常情况的处理与日志记录 除了针对文件打开失败和读写过程出现错误的处理外,我们还要考虑一些异常情况的处理,例如内存不足、磁盘空间不足等。 对于这些异常情况,我们可以使用 `setjmp` 和 `longjmp` 函数来进行异常处理。下面是一个示例: ```c #include <stdio.h> #include <setjmp.h> // 定义 jmp_buf 类型的全局变量,用于保存异常跳转的位置 jmp_buf jump_buffer; void foo() { // 进行一些操作 // 模拟异常情况 if (1) { // 设置异常跳转的位置为 foo 函数的开头 longjmp(jump_buffer, 1); } // 继续进行其他操作 } int main() { // 尝试执行 foo 函数 if (setjmp(jump_buffer) == 0) { foo(); } else { // 异常处理的逻辑 printf("发生异常!\n"); } return 0; } ``` 上述代码中,我们定义了一个 `jmp_buf` 类型的全局变量 `jump_buffer`,用于保存异常跳转的位置。在 `foo` 函数的某些操作中,我们模拟了一个异常情况,当满足条件时,使用 `longjmp` 函数进行异常跳转到 `foo` 函数的开头。 在 `main` 函数中,我们使用 `setjmp` 函数来设置一个异常跳转的位置,并尝试执行 `foo` 函数。如果 `foo` 函数中发生了异常(调用了 `longjmp` 函数),`setjmp` 函数会返回一个非零值,此时我们可以进行异常处理。 对于异常情况的处理,可以根据具体情况来选择适当的处理方式,例如输出错误信息、进行日志记录等。
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李_涛

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拥有多年在大型科技公司的工作经验,曾在多个大厂担任技术主管和架构师一职。擅长设计和开发高效稳定的后端系统,熟练掌握多种后端开发语言和框架,包括Java、Python、Spring、Django等。精通关系型数据库和NoSQL数据库的设计和优化,能够有效地处理海量数据和复杂查询。
专栏简介
本专栏主要介绍了IO流及其在不同编程语言中的应用。从Java、Python、C和Go语言等多个角度出发,详细讲解了文件IO流的基本操作、字符IO流的操作实例分享、字节IO流的处理技巧以及其他IO流种类和使用场景的探索。同时,还深入解析了Python和C语言中的文件IO流实用方法、异常处理与错误调试、字符串IO流的详细使用等。此外,还探讨了Go语言中标准库的IO流操作以及IO流的并发处理,以网络通信实战案例为例,展示了IO流中数据加密与压缩的应用以及错误处理与恢复策略。通过该专栏的学习,读者能够全面理解IO流的概念和原理,并且能够灵活地运用IO流进行编程。
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