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一、文件 IO 的基本概念

二、文件流的基本操作

1. 打开文件

2. 关闭文件

3. 检查文件是否成功打开

三、文本文件的读写操作

1. 写入文本文件（ofstream）

2. 读取文本文件（ifstream）

四、二进制文件的读写操作

1. 写入二进制文件

2. 读取二进制文件

五、文件打开模式

六、异常处理与文件 IO

七、常见错误与调试技巧

八、完整示例

1. 文本文件的读写

2. 二进制文件的读写

九、总结

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C++从入门到入土学习导航_c++学习进程-CSDN博客

一、文件 IO 的基本概念

C++ 中的文件 IO（输入/输出）操作主要通过 ifstream（输入文件流）和 ofstream（输出文件流）实现，它们分别用于从文件读取数据和向文件写入数据。

• ifstream：从文件读取数据（输入流）。
• ofstream：向文件写入数据（输出流）。
• fstream：支持同时读取和写入文件（双向流）。

头文件：#include <fstream>
继承关系：ifstream 继承自 istream，ofstream 继承自 ostream，fstream 继承自 iostream。

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二、文件流的基本操作

1. 打开文件

可以通过以下两种方式打开文件：

1. 构造函数直接打开：

   std::ifstream ifs("example.txt");  // 以只读模式打开文件
   std::ofstream ofs("output.txt");  // 以写入模式打开文件

2. 使用 open() 方法：

   std::ifstream ifs;
   ifs.open("example.txt");  // 以默认模式打开文件

2. 关闭文件

文件操作完成后需调用 close() 方法释放资源：

ifs.close();  // 关闭输入流
ofs.close();  // 关闭输出流

3. 检查文件是否成功打开

使用 is_open() 方法检查文件是否成功打开：

if (!ifs.is_open()) {std::cerr << "文件打开失败！" << std::endl;
}

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三、文本文件的读写操作

1. 写入文本文件（ofstream）

使用 << 插入器向文件写入数据：

#include <fstream>
#include <iostream>int main() {std::ofstream ofs("output.txt");if (!ofs) {std::cerr << "无法创建文件！" << std::endl;return 1;}ofs << "Hello, World!" << std::endl;ofs << "This is a test." << std::endl;ofs.close();return 0;
}

2. 读取文本文件（ifstream）

使用 >> 提取器或 getline() 逐行读取数据：

#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>int main() {std::ifstream ifs("output.txt");if (!ifs) {std::cerr << "文件不存在！" << std::endl;return 1;}std::string line;while (std::getline(ifs, line)) {std::cout << line << std::endl;}ifs.close();return 0;
}

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四、二进制文件的读写操作

1. 写入二进制文件

使用 write() 方法以二进制格式写入数据：

#include <fstream>
#include <iostream>struct Data {int id;double value;
};int main() {Data data = {1, 3.14};std::ofstream ofs("binary.dat", std::ios::binary);  // 以二进制模式打开if (!ofs) {std::cerr << "无法创建二进制文件！" << std::endl;return 1;}ofs.write(reinterpret_cast<char*>(&data), sizeof(data));  // 写入结构体ofs.close();return 0;
}

2. 读取二进制文件

使用 read() 方法以二进制格式读取数据：

#include <fstream>
#include <iostream>struct Data {int id;double value;
};int main() {Data data;std::ifstream ifs("binary.dat", std::ios::binary);  // 以二进制模式打开if (!ifs) {std::cerr << "无法读取二进制文件！" << std::endl;return 1;}ifs.read(reinterpret_cast<char*>(&data), sizeof(data));  // 读取结构体ifs.close();std::cout << "ID: " << data.id << ", Value: " << data.value << std::endl;return 0;
}

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五、文件打开模式

模式	描述
std::ios::in	以读取模式打开文件（默认用于 ifstream）。
std::ios::out	以写入模式打开文件（默认用于 ofstream）。
std::ios::app	追加模式，在文件末尾写入内容。
std::ios::binary	以二进制模式打开文件（默认是文本模式）。
std::ios::trunc	如果文件存在，则清空内容（默认用于 ofstream）。
std::ios::ate	打开文件后立即将文件指针定位到文件末尾。

组合模式示例：

std::ofstream ofs("log.txt", std::ios::out | std::ios::app);  // 追加写入

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六、异常处理与文件 IO

文件操作可能因文件不存在、权限不足等原因失败，需结合异常处理：

#include <fstream>
#include <iostream>
#include <stdexcept>int main() {try {std::ifstream ifs("missing.txt");if (!ifs) {throw std::runtime_error("文件打开失败！");}// 读取文件...} catch (const std::exception& e) {std::cerr << "异常: " << e.what() << std::endl;}return 0;
}

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七、常见错误与调试技巧

1. 文件路径问题

   • 相对路径：相对于当前工作目录（通常为项目根目录）。
   • 绝对路径：如 "C:/Users/YourName/Desktop/file.txt"。
   • 解决方法：检查文件是否存在，或使用 std::filesystem::absolute() 获取绝对路径（C++17 起）。

2. 文件权限问题

   • 确保程序有权限读取/写入目标文件（如修改文件属性或运行程序时以管理员权限启动）。

3. 二进制文件读写不一致

   • 二进制写入和读取必须使用相同的模式（如 std::ios::binary），否则可能导致数据损坏。

4. 调试工具

   • 使用 std::cerr 输出错误信息。
   • 使用 Valgrind 检测内存泄漏。
   • 使用 GDB 或 IDE 调试器逐步执行代码。

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八、完整示例

1. 文本文件的读写

#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>int main() {// 写入文件std::ofstream ofs("example.txt");if (ofs) {ofs << "C++ 文件 IO 示例" << std::endl;ofs << "这是第二行内容。" << std::endl;ofs.close();}// 读取文件std::ifstream ifs("example.txt");if (ifs) {std::string line;while (std::getline(ifs, line)) {std::cout << line << std::endl;}ifs.close();}return 0;
}

2. 二进制文件的读写

#include <fstream>
#include <iostream>struct Student {int id;std::string name;
};int main() {Student student = {101, "Alice"};std::ofstream ofs("students.dat", std::ios::binary);if (ofs) {ofs.write(reinterpret_cast<char*>(&student), sizeof(Student));ofs.close();}Student readStudent;std::ifstream ifs("students.dat", std::ios::binary);if (ifs) {ifs.read(reinterpret_cast<char*>(&readStudent), sizeof(Student));ifs.close();std::cout << "ID: " << readStudent.id << ", Name: " << readStudent.name << std::endl;}return 0;
}

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九、总结

通过 ifstream 和 ofstream，可以高效地实现 C++ 中的文件读写操作。关键点包括：

1. 正确使用文件模式（如 std::ios::binary、std::ios::app）。
2. 检查文件是否成功打开（is_open()）。
3. 结合异常处理（try/catch）确保程序健壮性。
4. 区分文本和二进制文件的读写方式。
5. 调试文件路径和权限问题，避免因环境问题导致失败。