【C++ 拓展】ifstream、ofstream、fstream的使用

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前言

在C++编程中，文件操作是一项常见而重要的任务。为了更便捷地进行文件读写操作，C++提供了三个关键的文件流类：ifstream、ofstream和fstream。这三个类分别用于输入、输出以及读写文件。通过它们，我们能够轻松地处理文件的打开、读取、写入和关闭等操作，为程序员提供了便利的文件处理工具。

在本文中，我们将深入探讨这三个文件流类的基本用法，介绍它们的构造函数、常用成员函数以及一些实际应用示例，以帮助读者更好地理解和运用这些文件流类。

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一、istream

1.1 ifstream - 输入流

ifstream 类用于从文件中读取数据，即用于输入流的文件操作。“i” 代表 “input”（输入）。
这个类继承自 istream，允许你从文件中读取数据，就像从键盘输入一样。
你可以使用 ifstream 打开文件并从中读取数据，但不能写入或更改文件的内容。
示例用途包括读取配置文件、文本文件等。

1.2 具体使用

构造函数

explicit ifstream(const char* filename, ios_base::openmode mode = ios_base::in);

参数：
filename：要打开的文件的名称。
mode：文件打开模式，默认为输入模式（ios_base::in）。

成员函数

open 函数：

void open(const char* filename, ios_base::openmode mode = ios_base::in);

参数：
filename：要打开的文件的名称。
mode：文件打开模式，默认为输入模式（ios_base::in）。
功能：打开指定的文件。

is_open 函数：

bool is_open() const;

返回值：如果文件已成功打开，则返回 true；否则返回 false。

功能：检查文件是否已经打开。

close 函数：

void close();

功能：关闭已打开的文件。

operator>> 重载：

istream& operator>>(Type& val);

参数：Type 表示要读取的数据类型。

返回值：返回输入流对象的引用。

功能：从文件中读取数据。

rdbuf 函数

streambuf* rdbuf() const;

功能： 获取与流关联的底层缓冲区的指针。
返回值： 指向底层缓冲区的指针。

peek 函数

int peek();

功能： 返回下一个字符，但不提取它。
返回值： 下一个字符的 ASCII 值，如果到达文件末尾则返回 EOF。

read 函数

istream& read(char* s, streamsize n);

功能： 从流中读取最多 n 个字符到数组 s。
参数：
s：指向存储读取字符的缓冲区的指针。
n：要读取的字符数。
返回值： 一个引用到流对象，用于链式操作。

getline 函数

istream& getline(char* s, streamsize n, char delim);

功能： 从流中读取字符，直到遇到指定的分隔符 delim 或读取了最多 n 个字符为止。
参数：
s：指向存储读取字符的缓冲区的指针。
n：要读取的字符数。
delim：分隔符。
返回值： 一个引用到流对象，用于链式操作。

ignore 函数

istream& ignore(streamsize n = 1, int delim = EOF);

功能： 从流中提取并丢弃字符，直到读取了 n 个字符或遇到指定的分隔符 delim。
参数：
n：要忽略的字符数。
delim：分隔符。
返回值： 一个引用到流对象，用于链式操作。

seekg 函数

istream& seekg(streampos pos);

功能： 设置文件指针的位置。
参数：
pos：新的文件指针位置。可以直接填数字
返回值： 一个引用到流对象，用于链式操作。

streampos 是 C++ 标准库中定义的一种类型，通常用于处理流（stream）的位置信息。在 C++ 中，流是与输入和输出设备（例如文件、标准输入/输出、字符串等）进行数据交互的抽象概念。streampos 实际上是一个类型定义，用于表示流在特定位置的位置信息。

这个类型通常被用作输入输出流的位置指示器。在处理文件或其他类型的流时，你可能需要跟踪当前读取或写入位置，这就是 streampos 起作用的地方。它可以记录特定流的位置，允许你在之后能够定位到这个位置，读取或写入数据，或者直接操作这个位置的内容。

streampos 的具体实现可能因不同的编译器或库而有所不同，但通常它是一个整数类型（比如 long long 或 streamoff），用于表示相对于流起始位置的偏移量或者一个指针，指向流中的特定位置。

在 C++ 中，常用的流类（比如 ifstream、ofstream、stringstream 等）都提供了方法来获取和设置流的位置，通常使用 tellg() 和 seekg() 方法来获取和设置输入流位置，使用 tellp() 和 seekp() 方法来获取和设置输出流位置。这些方法返回或接受 streampos 类型的参数，用于标识流的位置。

总的来说，streampos 是 C++ 中用于表示流位置的类型，可以帮助你管理和操作输入输出流的位置信息。

tellg 函数

streampos tellg();

功能： 获取当前文件指针的位置。
返回值： 当前文件指针的位置。

二、ofstream 类

1.1 构造函数

explicit ofstream(const char* filename, ios_base::openmode mode = ios_base::out);

功能： 构造一个 ofstream 对象，用于向指定文件 filename 写入数据。
参数：
filename：文件的路径和名称。
mode：打开文件的模式，默认为输出模式 (ios_base::out)。

1.2 函数成员

write 函数

ostream& write(const char* s, streamsize n);

功能： 将字符数组 s 中的 n 个字符写入流。
参数：
s：指向要写入的字符数组的指针。
n：要写入的字符数。
返回值： 一个引用到流对象，用于链式操作。
seekp 函数
cpp
ostream& seekp(streampos pos);
功能： 设置文件指针的位置。
参数：
pos：新的文件指针位置。
返回值： 一个引用到流对象，用于链式操作。
tellp 函数
cpp
streampos tellp();
功能： 获取当前文件指针的位置。
返回值： 当前文件指针的位置。
fstream 类
构造函数
cpp
explicit fstream(const char* filename, ios_base::openmode mode = ios_base::in | ios_base::out);
功能： 构造一个 fstream 对象，用于对指定文件 filename 进行读写操作。
参数：
filename：文件的路径和名称。
mode：打开文件的模式，默认为输入输出模式 (ios_base::in | ios_base::out)。

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总结

文件流是C++中处理文件输入输出的重要工具，而ifstream、ofstream和fstream则是其核心代表。通过本文的介绍，我们了解了它们的基本构造函数、常用成员函数，以及如何在实际编程中应用它们来处理文件。

ifstream 用于读取文件内容，适用于处理输入操作。
ofstream 用于写入文件内容，是处理输出操作的理想选择。
fstream 则可以同时用于读写文件，为灵活的文件操作提供了支持。
无论是读取配置文件、保存用户数据还是进行其他文件相关的操作，这三个文件流类都能够满足各种需求。通过灵活运用它们，程序员能够更高效地处理文件操作，为C++程序的开发提供了强大的支持。希望本文的内容对您在C++文件操作的学习和实践中有所帮助。