文件访问：C/C++/MFC

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2024-07-24

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1. C语言

在C语言中，文件访问是通过一系列标准库函数来完成的，这些函数被定义在stdio.h（标准输入输出库）头文件中。
文件的访问主要通过以下几个函数实现：

函数说明
fopen()打开一个文件
fclose()关闭一个文件
fread()读取文件
fwrite()写入文件
fseek()移动文件指针到指定位置
ftell()获取文件指针当前位置
fgetc()从文件中读取一个字符
fputc()写入一个字符到文件中
  • Note：通过文件指针来实现文件的访问。

  1. 打开文件：
    FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);
    此函数打开一个文件并返回一个文件指针，该文件指针可用于后续的文件操作。如果文件无法打开，则返回NULL。

    • filename 是文件名（可以包含路径）。
    • mode 是打开文件的模式，例如 “r”（只读）、“w”（只写，创建新文件或覆盖旧文件）、“a”（追加，写入数据到文件末尾）、“r+”（读写）等。

  2. 关闭文件：
    int fclose(FILE *stream);
    此函数关闭一个打开的文件。如果成功关闭文件，则返回0；否则返回EOF（一个定义在stdio.h中的特殊值，表示文件结束或发生错误）。

  3. 读取文件：
    size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);
    此函数从文件中读取数据。函数返回实际读取的数据项的数量，如果发生错误或到达文件末尾，则可能小于count。

    • ptr 是一个指向内存块的指针，该内存块用于存储从文件中读取的数据。
    • size 是每个数据项的大小（以字节为单位）。
    • count 是要读取的数据项的数量。
    • stream 是文件指针。

  4. 写入文件：
    size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);
    此函数将数据写入文件。函数返回实际写入的数据项的数量，如果发生错误，则可能小于count。

    • ptr 是一个指向要写入文件的数据的指针。
    • size、count 和 stream 的含义与fread相同。

  5. 文件定位：
    int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
    此函数设置文件位置指针。如果成功，则返回0；否则返回非零值。

    • offset 是相对于whence指定的位置的偏移量（以字节为单位）。
    • whence 可以是 SEEK_SET（文件开头）、SEEK_CUR（当前位置）或 SEEK_END（文件末尾）。

  6. 获取当前位置：
    long ftell(FILE *stream);
    此函数返回文件位置指针的当前位置（以字节为单位）。如果发生错误，则返回-1L。

  7. 检查文件结束：
    int feof(FILE *stream);
    此函数检查文件是否已到达末尾。如果到达末尾，则返回非零值；否则返回0。

  8. 清除文件结束和错误标志：
    void clearerr(FILE *stream);
    此函数清除与stream关联的文件结束和错误标志。

  9. 检查文件错误：
    int ferror(FILE *stream);
    此函数检查与stream关联的文件是否发生错误。如果发生错误，则返回非零值；否则返回0。

  10. 格式化输出或输入：
    int fscanf(FILE *fp, char *format, …);
    int fprintf(FILE *fp, char *format, …);

  11. 行输入和输出
    char *fgets(char *line, int maxline, FILE *fp)；
    int fputs(char *line, FILE *fp)；

1.1 打开并读取文件

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
int main() {
    FILE *file = fopen("test.txt", "r");
    if (file == NULL) {
        printf("无法打开文件\n");
        return -1;
    }
 
    char ch;
    while ((ch = fgetc(file)) != EOF) {
        printf("%c", ch);
    }
 
    fclose(file);
    return 0;
}

1.2 写入文件

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
int main() {
    FILE *file = fopen("test.txt", "w");
    if (file == NULL) {
        printf("无法打开文件\n");
        return -1;
    }
 
    fputc('A', file);
    fputc('B', file);
 
    fclose(file);
    return 0;
}

1.3 读取二进制文件

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
typedef struct {
    int a;
    char b;
} Data;
 
int main() {
    FILE *file = fopen("test.bin", "rb");
    if (file == NULL) {
        printf("无法打开文件\n");
        return -1;
    }
 
    Data data;
    fread(&data, sizeof(Data), 1, file);
 
    printf("a: %d, b: %c\n", data.a, data.b);
 
    fclose(file);
    return 0;
}

1.4 写入二进制文件

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
typedef struct {
    int a;
    char b;
} Data;
 
int main() {
    FILE *file = fopen("test.bin", "wb");
    if (file == NULL) {
        printf("无法打开文件\n");
        return -1;
    }
 
    Data data = {1, 'A'};
    fwrite(&data, sizeof(Data), 1, file);
 
    fclose(file);
    return 0;
}

1.5 文件指针的移动

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
int main() {
    FILE *file = fopen("test.txt", "r");
    if (file == NULL) {
        printf("无法打开文件\n");
        return -1;
    }
 
    fseek(file, 2, SEEK_SET); // 将文件指针移动到第3个字符的位置
    printf("%c\n", fgetc(file));
 
    fclose(file);
    return 0;
}

2. C++

在C++中，文件访问与C语言非常相似，因为C++是在C语言的基础上构建的，并保留了C语言的大部分I/O功能。C++使用相同的文件操作函数，这些函数在（或<stdio.h>）头文件中定义。然而，C++还提供了自己的文件流类（如std::ifstream、std::ofstream和std::fstream），这些类位于头文件中，提供了更加面向对象的文件操作方式。

2.1 包含头文件

#include <fstream>

2.2 打开文件

使用 std::ifstream（输入文件流）或 std::ofstream（输出文件流）来打开文件。例如：

std::ifstream inputFile("input.txt"); // 打开文件以进行读取
std::ofstream outputFile("output.txt"); // 打开文件以进行写入

可以使用 std::fstream（文件流）来同时读取和写入文件。

2.3 检查文件是否成功打开

可以通过检查文件流对象是否有效来确认文件是否成功打开。

if (!inputFile) {
    std::cerr << "无法打开文件\n";
    return 1;
}

2.4 读取文件

使用 >> 运算符或 getline() 函数来从文件中读取数据。

int number;
inputFile >> number; // 读取一个整数

std::string line;
std::getline(inputFile, line); // 读取一行文本

2.5 写入文件

使用 << 运算符来将数据写入文件。

outputFile << "Hello, World!\n"; // 写入一行文本
outputFile << 42; // 写入一个整数

2.6 关闭文件

当文件流对象超出范围或被销毁时，文件会自动关闭。但是，你也可以显式地调用 close() 方法来关闭文件。

outputFile.close();

2.7 文件指针的移动和获取位置

使用 seekg()（对于输入流）和 seekp()（对于输出流）来移动文件指针。使用 tellg()（对于输入流）和 tellp()（对于输出流）来获取当前文件指针的位置。

inputFile.seekg(10, std::ios::beg); // 将输入文件的指针移动到第10个字节
std::streampos pos = inputFile.tellg(); // 获取当前输入文件的指针位置

2.8 实例

//读取文件
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::ifstream file("test.txt"); // 打开文件以供读取

    if (!file) { // 检查文件是否成功打开
        std::cerr << "无法打开文件\n";
        return 1;
    }

    std::string line;
    // 逐行读取文件
    while (std::getline(file, line)) {
        std::cout << line << '\n';
    }

    file.close(); // 关闭文件
    return 0;
}

//写入文件
#include <fstream>
#include <iostream>

int main() {
    std::ofstream file("test.txt"); // 打开文件以供写入（如果文件不存在，则创建它）

    if (!file) { // 检查文件是否成功打开
        std::cerr << "无法打开文件\n";
        return 1;
    }

    file << "Hello, World!" << std::endl; // 写入数据到文件

    file.close(); // 关闭文件
    return 0;
}

C++的文件流类同样支持二进制文件的读写。你可以通过文件流的binary模式标志来指定文件应以二进制模式打开。但是，在大多数系统中，这并不是必须的，因为文件流默认就是二进制安全的。然而，在某些情况下（特别是跨平台操作时），明确指定二进制模式可能是有必要的。

std::ifstream file("test.bin", std::ios::binary); // 以二进制模式打开文件
// ... 读取操作 ...

std::ofstream file("test.bin", std::ios::binary); // 以二进制模式打开文件
// ... 写入操作 ...

note:使用文件流类进行文件操作通常比使用C风格的函数更加直观和易于管理，因为它们提供了更丰富的错误处理和更面向对象的接口。此外，文件流还支持更多的操作，如格式化输入/输出、操纵符重载等.

3. C语言和C++文件打开模式

C++和C语言在文件打开模式上有很多相似之处，但由于C++提供了更高级的封装，其使用方式略有不同。以下是一个简化的表格，列出了C++和C语言中常用的文件打开模式：

模式描述C++示例C示例
“r”以只读方式打开文件，文件必须存在std::ifstream file(“test.txt”, std::ios::in);FILE *file = fopen(“test.txt”, “r”);
“w”以写入方式打开文件，如果文件不存在则创建新文件，如果文件已存在则清空内容std::ofstream file(“test.txt”, std::ios::out);FILE *file = fopen(“test.txt”, “w”);
“a”以追加方式打开文件，如果文件不存在则创建新文件，如果文件已存在则在文件末尾追加内容std::ofstream file(“test.txt”, std::ios::out/std::ios::app);FILE *file = fopen(“test.txt”, “a”);
“r+”以读写方式打开文件，文件必须存在std::fstream file(“test.txt”, std::ios::in/std::ios::out);FILE *file = fopen(“test.txt”, “r+”);
“w+”以写读方式打开文件，如果文件不存在则创建新文件，如果文件已存在则清空内容std::fstream file(“test.txt”, std::ios::in/std::ios::out/std::ios::truncFILE *file = fopen(“test.txt”, “w+”);
“a+”以追加写读方式打开文件，如果文件不存在则创建新文件，如果文件已存在则在文件末尾追加内容std::fstream file(“test.txt”, std::ios::in /std::ios::out)
“b”以二进制模式打开文件（可以与上述模式组合使用）std::ifstream file(“test.bin”, std::ios::in/std::ios::binary);

4. MFC

在MFC（Microsoft Foundation Classes）中，CFile 类是一个用于文件操作的封装类，它提供了比标准C语言I/O函数更高级和面向对象的接口。使用 CFile 类，你可以更方便地打开、读取、写入和关闭文件。

4.1 头文件

#include <afxwin.h> // MFC 头文件
#include <afx.h>    // 包含CFile类的定义

4.2 打开文件

CFile file(_T("example.txt"), CFile::modeCreate | CFile::modeWrite | CFile::shareExclusive);
if (!file.Open()) {
    AfxMessageBox(_T("无法打开文件"));
    return;
}

试图以创建（如果不存在）、写入和独占模式打开一个名为 example.txt 的文件。如果文件打开失败，显示一个消息框。

4.3 写入文件

CString str = _T("Hello, World!");
ULONGLONG pos = file.GetPosition(); // 获取当前文件指针位置
file.Write(str, (UINT)str.GetLength() * sizeof(TCHAR)); // 写入字符串到文件
file.Seek(pos, CFile::begin); // 如果需要，可以将文件指针移回原位

将一个字符串写入文件。Write 函数需要两个参数：要写入的数据的指针和要写入的数据的大小（以字节为单位）。

4.4 读取文件

ULONGLONG len = file.GetLength(); // 获取文件长度
if (len > 0) {
    CFileException e;
    char* buffer = new char[len];
    try {
        file.Read(buffer, len); // 读取整个文件
    }
    catch (CFileException* pEx) {
        e = *pEx;
        pEx->Delete();
        // 处理异常
    }
    // 使用 buffer 中的数据...
    delete[] buffer; // 释放内存
}

在这个例子中，我们首先获取文件的长度，然后分配足够的内存来存储整个文件的内容。我们使用 Read 函数来读取文件内容。注意，我们使用 CFileException 来处理可能发生的异常。

4.5 关闭文件

file.Close(); // 关闭文件

在完成文件操作后，使用 Close 函数关闭文件。虽然 CFile 的析构函数会自动关闭文件（如果尚未关闭），但显式关闭文件是一个好习惯。

MFC 主要用于Windows桌面应用程序的开发，并且依赖于Microsoft的Visual C++环境。如果你正在开发跨平台应用程序或不想依赖MFC，那么使用标准C++的 库可能是更好的选择。

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