一、为什么需要文件I/O？

在软件开发中，数据持久化是基本需求。当我们关闭程序后，内存中的数据会消失，而文件系统提供了长期存储的解决方案。C++通过<fstream>库提供了完整的文件操作支持，包括：

• 创建/删除文件
• 读写文本/二进制数据
• 文件指针定位
• 错误状态检测

二、文件操作基础类

C++标准库提供了三个核心类：

1. ofstream：输出文件流（写操作）
2. ifstream：输入文件流（读操作）
3. fstream：双向文件流（读写操作）

cpp

include // 必须包含的头文件

using namespace std;

三、打开文件的正确姿势

3.1 基本打开方式

cpp
// 方式1：构造函数直接打开
ifstream infile("data.txt");

// 方式2：先创建后打开
ofstream outfile;
outfile.open("output.txt");

3.2 文件打开模式

通过位掩码组合控制文件行为：

| 模式标志 | 说明 |
|------------|-----------------------------|
| ios::in | 只读打开（默认ifstream） |
| ios::out | 只写打开（默认ofstream） |
| ios::app | 追加模式（不覆盖原有内容） |
| ios::trunc | 清空文件（默认ofstream行为） |
| ios::binary| 二进制模式 |

cpp // 组合使用多个模式 fstream iofile; iofile.open("data.txt", ios::in | ios::out | ios::app);

四、文件状态检查

操作文件前必须验证是否成功打开：

cpp
if (!infile.isopen()) { cerr << "打开文件失败！错误码：" << strerror(errno) << endl; return EXITFAILURE;
}

// 其他检查方法
infile.good(); // 状态正常
infile.fail(); // 操作失败
infile.eof(); // 到达文件末尾

五、文本文件读写实战

5.1 逐行读取文件

cpp string line; while (getline(infile, line)) { cout << "读取到：" << line << endl; }

5.2 写入格式化数据

cpp outfile << "当前时间：" << time(nullptr) << endl; outfile << setw(10) << left << "姓名" << "年龄" << endl;

5.3 处理不同数据类型

cpp
// 写入混合数据
outfile << 42 << ' ' << 3.14 << ' ' << "文本内容";

// 读取时需要注意顺序
int num;
double pi;
string text;
infile >> num >> pi >> text;

六、异常处理机制

建议使用异常捕获文件操作错误：

cpp try { ifstream fin; fin.exceptions(ios::failbit | ios::badbit); fin.open("nonexist.txt"); } catch (const ios_base::failure& e) { cerr << "文件操作异常：" << e.what() << endl; }

七、文件指针控制

随机访问需要管理文件位置：

cpp
// 获取当前位置
streampos pos = infile.tellg();

// 跳转到文件开头
infile.seekg(0, ios::beg);

// 跳过20个字节
infile.seekg(20, ios::cur);

八、最佳实践建议

1. RAII原则：利用构造函数自动打开，析构函数自动关闭
2. 及时关闭：close()释放系统资源
3. 缓冲机制：大量数据操作时考虑缓冲优化
4. 跨平台注意：Windows换行是\r\n，Linux是\n
5. 路径处理：建议使用<filesystem>(C++17)处理路径

cpp
// 现代C++文件操作示例

include

namespace fs = std::filesystem;

fs::path p{"data/output.txt"};
if (!fs::exists(p.parentpath())) { fs::createdirectories(p.parent_path());
}

九、完整示例代码

cpp

include

include

include

int main() {
// 写入示例
std::ofstream out("demo.txt");
if (out) {
out << "第一行内容\n";
out << 42 << '\n';
out.close();
}

// 读取示例
std::ifstream in("demo.txt");
if (in) {
    std::string line;
    while (std::getline(in, line)) {
        std::cout << line << '\n';
    }
    in.close();
}
return 0;

}

掌握这些基础知识后，您可以继续探索二进制文件操作、内存映射文件等高级主题。文件I/O是C++系统编程的重要基石，值得投入时间深入理解。