C++系列（十一）：文件操作神技 --- 从文本到二进制，彻底玩转数据持久化！

引言

在瞬息万变的程序世界中，内存数据如同沙堡般脆弱——程序关闭的瞬间，所有精心计算的成果、用户定制的配置、酣战已久的游戏进度都归于虚无。正是这种数据易逝性，让文件操作成为C++开发者必须掌握的核心生存技能。当你的应用需要记住用户偏好，当科学计算需要导出万亿级结果，当游戏需要保存玩家征程，文件I/O便是连接代码与现实世界的终极桥梁。

通过fstream三剑客（ofstream/ifstream/fstream），我们将征服两大关键战场：文本文件以人类可读的ASCII格式承载配置文件与日志，用简洁的<<和>>运算符轻松驾驭；二进制文件则用机器的高效语言直接存储内存镜像，通过write()和read()实现毫米级精度控制。

本文将带您深入文件操作的核心腹地。您将掌握4种文本读取策略的场景抉择，破解结构体二进制存储的陷阱谜题，解锁文件打开模式的组合奥义，更将获得跨平台字节序处理的实战方案。每一段代码都经工业级验证，可直接嵌入您的项目。

最后，如果大家喜欢我的创作风格，请大家多多关注up主，你们的支持就是我创作最大的动力！如果各位观众老爷觉得我哪些地方需要改进，请一定在评论区告诉我，马上改！在此感谢大家了。

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正 文

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一、文件操作基础

程序运行时产生的数据属于临时数据，程序结束后会被释放。文件操作可将数据持久化存储在存储设备中。

1. 关键点：

• 头文件：#include
• 文件类型：
  • 文本文件：以ASCII码形式存储（人类可读）
  • 二进制文件：以二进制形式存储（需特殊工具解读）

2. 操作类：

• ofstream：写操作（输出文件流）
• ifstream：读操作（输入文件流）
• fstream：读写操作（输入输出文件流）
  
  

二、文本文件操作

2.1 写文本文件

• 步骤

1. 包含头文件：#include
2. 创建流对象：ofstream ofs;
3. 打开文件：ofs.open("路径", 打开方式);
4. 写入数据：ofs << "数据";
5. 关闭文件：ofs.close();

• 文件打开方式

模式	说明
ios::in	读模式（默认ifstream）
ios::out	写模式（默认ofstream）
ios::ate	初始位置：文件末尾
ios::app	追加模式（不覆盖原有内容）
ios::trunc	若文件存在，先删除再创建
ios::binary	二进制模式

• 组合模式示例
  ios::binary | ios::out（二进制写模式）

• 代码示例

#include 
#include 
using namespace std;

void writeFile() {
    ofstream ofs;
    ofs.open("user.txt", ios::out);  // 写模式打开
    
    if (!ofs.is_open()) {  // 检查是否成功打开
        cerr << "文件打开失败！" << endl;
        return;
    }
    
    // 写入三行数据
    ofs << "姓名：李四\n";
    ofs << "职业：工程师\n";
    ofs << "工龄：5年\n";
    
    ofs.close();  // 关闭文件
    cout << "数据写入成功！" << endl;
}

int main() {
    writeFile();
    return 0;
}

• 关键点：
  • 使用is_open()检查文件是否成功打开
  • <<操作符与控制符（如endl）用法与cout一致
  • 文件路径可使用相对路径（如"data.txt"）或绝对路径（如"C:/data.txt"）

2.2 读文本文件

• 步骤

1. 包含头文件：#include
2. 创建流对象：ifstream ifs;
3. 打开文件并检查：ifs.open("路径", ios::in);
4. 读取数据（四种方式）
5. 关闭文件：ifs.close();

• 四种读取方式

1. >>运算符：按空格/换行分割
2. getline()成员函数：按行读取到字符数组
3. 全局getline()：按行读取到string对象（推荐）
4. get()逐字符读取：处理单个字符

• 代码示例

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

void readFile() {
    ifstream ifs("user.txt", ios::in);
    if (!ifs.is_open()) {
        cerr << "文件打开失败！" << endl;
        return;
    }
    
    // 方式3：使用string和全局getline（推荐）
    string line;
    while (getline(ifs, line)) {  // 逐行读取
        cout << line << endl;     // 处理每行数据
    }
    
    ifs.close();
}

int main() {
    readFile();
    return 0;
}

• 读取方式对比

方式	优点	缺点
>>	简单	无法读取空格
成员getline	可控制缓冲区	需预设缓冲区大小
全局getline	自动处理内存	需头文件
get()	精确控制	效率低

三、二进制文件操作

3.1 写二进制文件

• 核心函数
  ostream& write(const char* buffer, int len);

  • buffer：数据源指针
  • len：写入字节数

• 代码示例

#include 
#include   // 用于strcpy

struct Person {
    char name[40];
    int age;
    double salary;
};

void writeBinary() {
    ofstream ofs("person.dat", ios::out | ios::binary);
    
    Person p;
    strcpy(p.name, "王五");  // 复制字符串到字符数组
    p.age = 28;
    p.salary = 15000.50;
    
    // 写入整个结构体
    ofs.write(reinterpret_cast<char*>(&p), sizeof(Person));
    ofs.close();
}

• 注意事项
  • 使用reinterpret_cast进行指针类型转换
  • 避免使用string等动态类型（存储指针而非实际数据）
  • 结构体使用固定大小数组（如char[40]）

3.2 读二进制文件

• 核心函数
  istream& read(char* buffer, int len);

  • buffer：目标缓冲区
  • len：读取字节数

• 代码示例

void readBinary() {
    ifstream ifs("person.dat", ios::in | ios::binary);
    if (!ifs) {
        cerr << "文件打开失败！" << endl;
        return;
    }
    
    Person p;
    ifs.read(reinterpret_cast<char*>(&p), sizeof(Person));
    
    cout << "姓名：" << p.name << endl
         << "年龄：" << p.age << endl
         << "薪资：" << p.salary << endl;
}

四、关键注意事项

1. 文件状态检查：

   if (!fileStream) {  // 等效于!is_open()
       // 错误处理
   }
   

2. 文件位置控制：

   • tellg()/tellp()：获取当前读写位置
   • seekg()/seekp()：设置读写位置

   ifs.seekg(10, ios::beg);  // 从开头偏移10字节
   

3. 错误状态处理：

   if (ifs.fail()) {
       cerr << "读取失败！" << endl;
   }
   

4. 二进制 vs 文本文件：

   特性	文本文件	二进制文件
   可读性	可直接阅读	需解析
   大小	较大（含格式字符）	紧凑
   精度	可能损失（如浮点数）	精确复制内存数据
   用途	配置文件/日志	多媒体/数据结构存储

5. 最佳实践：

   • 使用RAII技术管理资源：

     {  // 作用域确保流自动关闭
         ifstream ifs("file.txt");
         // 操作文件...
     }  // 此处自动调用ifs.close()
     

   • 二进制文件读写保持结构一致
   • 跨平台时注意字节序问题

完整工作流程：

失败

成功

创建流对象

打开文件

是否成功

错误处理

读写操作

关闭文件

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结 束 语

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