Skip to main content

第36章 文件操作

文件处理是程序与外部存储设备交互的重要方式，通过文件操作可以实现数据的持久化存储（如保存用户数据、日志记录）和批量数据处理。标准输入输出重定向则允许程序从文件读取输入或向文件写入输出，而无需修改代码逻辑。

36.1 文件处理的基本概念​

36.1.1 文件的定义​

按数据组织形式可分为两类：

  1. 文本文件：以ASCII/UTF-8字符存储，可直接用记事本打开（后缀.txt）。
  2. 二进制文件：原始字节存储，无法直接文本阅读（如exe、图片、结构体数据文件.bin）。

36.1.2 文件操作核心对象​

  • C语言：FILE* 文件指针，依赖<stdio.h>
  • C++语言：ifstream/ofstream/fstream 文件流，依赖<fstream>

36.1.3 文件操作通用三步​

  1. 打开文件：建立程序与文件的连接；
  2. 读写数据；
  3. 关闭文件：刷新缓冲区，释放资源（必须执行，防止数据丢失）。

36.2 C语言文件处理​

36.2.1 fopen 打开文件​

函数原型

FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);
  • 返回值：打开成功返回文件指针，失败返回NULL 常用打开模式 | 模式 | 作用 | 文件类型 | | ---- | ---- | ---- | | r | 只读，文件必须存在 | 文本 | | w | 只写，不存在则创建，存在清空 | 文本 | | a | 追加写，文件末尾新增内容 | 文本 | | rb/wb/ab | 二进制只读/写/追加 | 二进制 | | r+/w+ | 读写模式 | 文本 |

示例

#include <stdio.h>
int main(){
    FILE *fp = fopen("data.txt", "r");
    if(fp == NULL){
        perror("文件打开失败");
        return 1;
    }
    // 文件读写逻辑
    fclose(fp); // 关闭文件
    return 0;
}

36.2.2 fclose 关闭文件​

原型：int fclose(FILE *stream); 成功返回0，失败返回EOF；不关闭会导致缓冲区数据未写入磁盘、资源泄漏。

36.2.3 文本文件读写​

  1. 单字符读写 fgetc / fputc
int c;
// 读取所有字符直到文件末尾EOF
while((c = fgetc(fp)) != EOF){
    putchar(c);
}
// 写入单个字符
fputc('A', fp);
  1. 整行读写 fgets / fputs
char buf[1024];
// 读取一行
fgets(buf, sizeof(buf), fp);
// 写入字符串，不会自动换行
fputs("Hello File\n", fp);
  1. 格式化读写 fscanf / fprintf
int x;
float pi;
fscanf(fp, "num=%d, val=%f", &x, &pi);
fprintf(fp, "数字：%d 小数：%.2f\n", x, pi);

36.2.4 二进制文件 fread / fwrite​

原型

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
size_t fwrite(const void *ptr, size_t nmemb, FILE *stream);

示例：读写结构体

#include <stdio.h>
struct Student{
    char name[20];
    int age;
    float score;
};
int main(){
    FILE *fp = fopen("stu.bin", "wb");
    Student s = {"Alice", 15, 90.5f};
    fwrite(&s, sizeof(Student), 1, fp);
    fclose(fp);

    FILE *fp2 = fopen("stu.bin", "rb");
    Student s2;
    fread(&s2, sizeof(Student), 1, fp2);
    printf("姓名：%s 年龄：%d 分数：%.1f", s2.name, s2.age, s2.score);
    fclose(fp2);
    return 0;
}

36.3 C++ 文件流操作​

头文件 <fstream>

  • ifstream：文件输入（读）
  • ofstream：文件输出（写）
  • fstream：同时读写文件

36.3.1 打开与关闭文件​

#include <fstream>
using namespace std;
int main(){
    // 方式1：构造函数直接打开
    ifstream inFile("data.txt");
    if(!inFile.is_open()){
        cerr << "打开失败" << endl;
        return 1;
    }
    // 方式2：open方法
    ofstream outFile;
    outFile.open("out.txt", ios::out | ios::trunc);

    inFile.close();
    outFile.close();
    return 0;
}

常用打开标记

标记含义
ios::in读文件
ios::out写文件，默认清空
ios::app追加写入
ios::binary二进制模式

36.3.2 文本文件读写​

// 写入
ofstream out("test.txt");
out << "姓名：张三" << endl;
out << 16;
out.close();

// 按符号读取
ifstream in("test.txt");
string name;
int age;
in >> name >> age;

// 读取整行
string line;
getline(in, line);

36.3.3 二进制 read 和 write​

struct Student{
    char name[20];
    int age;
};
int main(){
    ofstream out("stu.bin", ios::binary);
    Student s = {"Charlie", 17};
    out.write((char*)&s, sizeof(Student));
    out.close();

    ifstream in("stu.bin", ios::binary);
    Student s2;
    in.read((char*)&s2, sizeof(Student));
    cout << s2.name;
    return 0;
}

36.4 标准输入输出重定向​

36.4.1 C语言 freopen​

#include <stdio.h>
// 标准输入重定向到input.txt
freopen("input.txt", "r", stdin);
// 标准输出重定向到output.txt
freopen("output.txt", "w", stdout);
// 恢复控制台 Windows
freopen("CON", "r", stdin);
freopen("CON", "w", stdout);

36.4.2 C++ 缓冲区替换重定向​

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
int main(){
    ifstream in("in.txt");
    ofstream out("out.txt");
    // 保存原始缓冲区
    streambuf* cinBuf = cin.rdbuf();
    streambuf* coutBuf = cout.rdbuf();
    // 重定向
    cin.rdbuf(in.rdbuf());
    cout.rdbuf(out.rdbuf());

    int x;
    cin >> x;
    cout << x * 2;

    // 恢复标准流
    cin.rdbuf(cinBuf);
    cout.rdbuf(coutBuf);
    in.close();
    out.close();
    return 0;
}

36.5 文件操作注意事项​

  1. 打开后必须判断是否成功，避免空指针/空流访问；
  2. 使用完毕调用fclose()/.close()释放资源；
  3. 二进制读写不能混用<<>>文本操作；
  4. 重定向后务必恢复标准控制台流；
  5. 缓冲区数据只有关闭/刷新后才会写入磁盘。