File IO

o是output簡寫，輸出

i是input簡寫，輸入

f是file文字檔

上圖是各個輸入串流與輸出串流繼承狀況，本頁著重在fstream(讀取與寫入文字檔)與ifstream(讀取文字檔)與ofstream(寫入文字檔)。

寫入文字檔

步驟有4步

include

#include <fstream>

建立寫入文字檔的物件

寫入文字檔用ofstream(output file stream)。

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  ofstream fout;

打開文字檔

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fout.open(file_name, ios::trunc);

參數1是檔名
參數2是開啟文字檔的模式
- 不填，使用預設ios::out
- ios::trunc
- ios:out
- ios::app

ios::trunc與ios:out與預設不代入第2個參數，覆蓋(清除)原本文字檔內容

ios::app是append附加在文字檔內容後面

用ofstreamt物件打開文字檔

ofstream物件本身也可以打開文字檔，使用以下語法，就不需要使用fout.open()打開，可以取代fout.open()

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  ofstream fout(file_name, ios::app);

參數1是檔名
參數2是開啟文字檔的模式
- 不填，使用預設ios::out
- ios::trunc
- ios:out
- ios::app

判斷是否打開成功

使用is_open()函式判斷是否有下列問題，若有以下問題會傳回true。

目錄不存在
硬碟容量不足
權限不夠

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  if (fout.is_open() == false) {
    cout << "開啟文字檔失敗" << endl;
    return 0;
  }

寫入文字檔

寫入(用法與cout一樣，cout«是輸出到螢幕，fout«是輸出到文字檔)

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fout << "file 1 test test \n";

關閉文字檔

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fout.close();

完整程式碼

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#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
int main() {
  // linux檔案位置
  string file_name = "/home/cici/test/app/test.txt";
  // 1.建立寫入檔案的物件(輸出串流)
  ofstream fout;
  // 2.打開檔案，若無檔案會建立新
  // ios::trunc與ios:out與預設不代入第2個參數，覆蓋(清除)原本檔案內容
  // ios::app是append附加在檔案內容後面
  fout.open(file_name, ios::trunc);
  if (fout.is_open() == false) {
    cout << "開啟文字檔失敗" << endl;
    return 0;
  }
  // 3.寫入(用法與cout一樣，cout<<是輸出到螢幕，fout<<是輸出到檔案)
  fout << "file 1 test test\n";
  fout << "file 2 test test\n";
  fout << "file 3 test test\n";
  // 4.關閉檔案
  fout.close();
  return 0;
}

讀取文字檔

include

#include <fstream>

建立讀取文字檔的物件

讀取文字檔用ifstream(input file stream)。

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  ifstream fin;

打開文字檔

1
fin.open(file_name, ios::in);

參數1是檔名
參數2是開啟文字檔的模式
- 不填，使用預設ios::in
- ios::in

用ifstream物件打開文字檔

ifstream物件本身也可以打開文字檔，使用以下語法，就不需要使用fin.open()打開，可以取代fin.open()

1
  ofstream fin(file_name, ios::in);

參數1是檔名
參數2是開啟文字檔的模式
- 不填，使用預設ios::in
- ios::in

判斷是否打開成功

使用is_open()函式判斷是否有下列問題，若有以下問題會傳回true。

文字檔不存在
硬碟容量不足
權限不夠

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  if (fin.is_open() == false) {
    cout << "開啟文字檔失敗" << endl;
    return 0;
  }

讀取一列文字檔

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  // 用於存放讀取的內容
  string buffer;
  // 讀取一列字串，存放到buffer中
  getline(fin, buffer);

while讀取整個文字檔

前一個例子只能讀取一列，使用while()讀取整個文字檔，若讀不到文字，就會傳回nullptr

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  // 用於存放讀取的內容
  string buffer;
  // 讀取一列字串，存放到buffer中
  while (getline(fin, buffer)) {
    cout << buffer << endl;
  }

file 1 test test 
file 2 test test 
file 3 test test 
file 1 test test 
file 2 test test 
file 3 test test 

關閉文字檔

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fin.close();

完整程式碼

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#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>  // getline()函式需要用到
using namespace std;
int main() {
  // linux檔案位置
  string file_name = "/home/cici/test/app/test.txt";
  ifstream fin(file_name, ios::in);
  if (fin.is_open() == false) {
    cout << "開啟文字檔失敗" << endl;
    return 0;
  }
  // 用於存放讀取的內容
  string buffer;
  // 讀取一列字串，存放到buffer中
  while (getline(fin, buffer)) {
    cout << buffer << endl;
  }
  // 關閉檔案
  fin.close();
  return 0;
}

寫入Binary file

Binary file中文翻譯可為二進位檔案，它跟文字檔不同

文字檔

string str = “123”;

大小3byte

字元	'1'	'2'	'3'
ascii	49	50	51

記憶體實際存放的是二進位資料如下:

二進位

00110001

00110010

00110011

文字檔以字串一列一列組成，讀取也以一列一列的方式讀取。

Binary file

int i = 12345678;

int大小4byte，記憶體實際存放的是二進位資料如下:

二進位

00000000

10111100

01100001

01001110

二進位檔案可以存放陣列、結構、類別…什麼類型都可以，圖片檔、mp3檔、mp4這些都是Binary file。

打開Binary file

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  ofstream fout(file_name, ios::binary);

參數1是檔名
參數2是ios::binary打開Binary file

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  ofstream fout(file_name, ios::app | ios::binary);

ios::app | ios::binary意思是，寫入檔案從檔案最後開始寫。

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  ofstream fout(file_name, ios::trunc | ios::binary);

ios::trunc | ios::binary意思是，寫入檔案用覆蓋原本檔案的方式寫入。

建立內容格式

假設要寫入類別，注意，不能用string，string 類型的資料無法直接用 write 和 read 操作進行正確的二進制序列化和反序列化。

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  class Student{
   public:
    char name[100];
    int age;
  };
  Student s1;
  strcpy(s1.name, "Mary");
  s1.age = 15;

寫入write

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  // 使用write(位址, size)寫入
  // 參數1:物件位址，需手動轉型成const char*
  // 參數2:物件大小
  fout.write((const char*)&s1, sizeof(s1));

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#include <iostream>
#include <fstream>
#include <cstring>  // strcpy()要用到
using namespace std;
int main() {
  // linux檔案位置
  string file_name = "/home/cici/test/app/test1.exe";
  // 1.建立寫入檔案的物件(輸出串流)
  ofstream fout(file_name, ios::trunc | ios::binary);
  if (fout.is_open() == false) {
    cout << "開啟檔案失敗" << endl;
    return 0;
  }
  class Student{
   public:
    char name[100];
    int age;
  };
  Student s1;
  strcpy(s1.name, "Mary");
  s1.age = 15;
  // 使用write(位址, size)寫入
  // 參數1:物件位址，需手動轉型成const char*
  // 參數2:物件大小
  fout.write((const char*)&s1, sizeof(s1));
  // 4.關閉檔案
  fout.close();
  return 0;
}

讀取Binary file

打開Binary file

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  string file_name = "/home/cici/test/app/test1.exe";
  ifstream fin(file_name, ios::in | ios::binary);

使用ios::in | ios::binary打開Binary file

讀取read

fin.read((char*)位址, 大小);

將物件位址手動轉型成(char*)

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  // 怎麼寫入怎麼讀出來
  class Student{
    public:
     char name[100];
     int age;
  };
  Student s1;
  fin.read((char*)&s1, sizeof(s1));
  cout << "name = " << s1.name << ", age = " << s1.age << endl;

以上範例是只有寫入一個Student物件，若寫N個Student物件，可用while讀出來。

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while (fin.read((char*)&s1, sizeof(s1))) {
	cout << "name = " << s1.name << ", age = " << s1.age << endl;
}

完整程式碼

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#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
int main() {
  // linux檔案位置
  string file_name = "/home/cici/test/app/test1.exe";
  ifstream fin(file_name, ios::in | ios::binary);
  if (fin.is_open() == false) {
    cout << "開啟檔案失敗" << endl;
    return 0;
  }
  // 怎麼寫入怎麼讀出來
  class Student{
    public:
     char name[100];
     int age;
  };
  Student s1;
  fin.read((char*)&s1, sizeof(s1));
  cout << "name = " << s1.name << ", age = " << s1.age << endl;
  // 關閉檔案
  fin.close();
  return 0;
}

檔案的游標位置

用記事本或sublime文件編輯軟體打開文字檔，一開始閃爍的游標會停在第0格的位置，將滑鼠游標移動到其它文字或其它列，在這邊所說的”游標”就是會回應使用者輸入的位置，而這個”位置”“就是這小節的重點。

語法

取得游標位置函式，以下功能都相同

ofstream.tellp()
ifstream.tellg()
fstream.tellp()
fstream.tellg()

文字檔寫入與取得游標位置

將先前寫入文字檔的範例，增加取得游標位置函式，每換行一次就印出目前的游標位置

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#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
int main() {
  // linux檔案位置
  string file_name = "/home/cici/test/app/test.txt";
  // 1.建立寫入檔案的物件(輸出串流)
  ofstream fout;
  // 2.打開檔案，若無檔案會建立新
  // ios::trunc與ios:out與預設不代入第2個參數，覆蓋(清除)原本檔案內容
  // ios::app是append附加在檔案內容後面
  fout.open(file_name, ios::trunc);
  if (fout.is_open() == false) {
    cout << "開啟文字檔失敗" << endl;
    return 0;
  }
  // 3.寫入(用法與cout一樣，cout<<是輸出到螢幕，fout<<是輸出到檔案)
  cout << "游標位置 = " << fout.tellp() << endl;
  fout << "file 1 test test \n";
  cout << "游標位置 = " << fout.tellp() << endl;
  fout << "file 2 test test \n";
  cout << "游標位置 = " << fout.tellp() << endl;
  fout << "file 3 test test \n";
  cout << "游標位置 = " << fout.tellp() << endl;
  // 4.關閉檔案
  fout.close();
  return 0;
}

游標位置 = 0
游標位置 = 18
游標位置 = 36
游標位置 = 54

二進位檔案讀取與游標位置

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#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
int main() {
  // linux檔案位置
  string file_name = "/home/cici/test/app/test1.exe";
  ifstream fin(file_name, ios::in | ios::binary);
  if (fin.is_open() == false) {
    cout << "開啟檔案失敗" << endl;
    return 0;
  }
  // 怎麼寫入怎麼讀出來
  class Student{
    public:
     char name[100];
     int age;
  };
  Student s1;
  cout << "游標位置 = " << fin.tellg() << endl;
  fin.read((char*)&s1, sizeof(s1));
  cout << "游標位置 = " << fin.tellg() << endl;
  cout << "name = " << s1.name << ", age = " << s1.age << endl;
  // 關閉檔案
  fin.close();
  return 0;
}

游標位置 = 0
游標位置 = 104
name = Mary, age = 15

隨機讀取與隨機寫入

移動游標位置

移動游標位置函式，以下功能都相同

std::istream & seekg(std::streampos _Pos);

參數_Pos為游標位置
傳回游標位置指標

以下都是移動游標位置的語法:

ofstream.seekp(_Pos)
ifstream.seekg(_Pos)
fstream.seekp(_Pos)
fstream.seekg(_Pos)

位置參數

ios::beg，代表移動到檔案開始的位置
ios::end，代表移動到檔案最末尾的位置
ios::cur，代表目前游標在檔案中的位置

以上的值，都可作為上述_Pos的參數

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// 移動到檔案最末尾的位置
fout.seekp(ios::end);
// 移動到100
fout.seekp(100);

移動游標位置2

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std::istream & seekg(std::streamoff _Off,std::ios::seekdir _Way);
// 移動到檔案開始的位置，再往右邊移動6個字元
fin.seekg(6, ios::beg);
// 移動到游標位置，再往左移動5字元
fin.seekg(-5, ios::cur);
// 移動到游標位置，再往右移動8字元
fin.seekg( 8, ios::cur);
// 移動到檔案最末尾的位置，再往左移動10字元
fin.seekg(-10, ios::end);

移動游標程式碼

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#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>  // getline()函式需要用到
using namespace std;
int main() {
  // linux檔案位置
  string file_name = "/home/cici/test/app/test.txt";
  ifstream fin(file_name, ios::in);
  if (fin.is_open() == false) {
    cout << "開啟文字檔失敗" << endl;
    return 0;
  }
  // 用於存放讀取的內容
  string buffer;
  // 移動到檔案開始的位置，再往右邊移動6個字元
  fin.seekg(6, ios::beg);
  // 讀取一列字串，存放到buffer中
  while (getline(fin, buffer)) {
    cout << buffer << endl;
  }
  // 關閉檔案
  fin.close();
  return 0;
}

原本文字檔如下:

file 1 test test 
file 2 test test 
file 3 test test

執行後結果，確實”file 1”共6個字元都沒有被顯示出來。

 test test 
file 2 test test 
file 3 test test 

緩衝區

暫時置放輸出或輸入資料的記憶體區域，也就是說寫入文件沒有即時寫入檔案，而是先放在記憶體區域，等待記憶體區域滿了，才會寫入檔案。

以下程式碼可能可以證明緩衝區的存在。

開二個linux終端機，一個編譯並執行以下程式碼，另一個終端機輸入tail -f test1.txt

注意！fout « 結尾不能是endl因為endl本身自帶flush的功能。

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#include <iostream>
#include <fstream>
#include <unistd.h>  // usleep()要用到
using namespace std;
int main() {
  // linux檔案位置
  string file_name = "/home/cici/test/app/test1.txt";
  // 1.建立寫入檔案的物件(輸出串流)
  ofstream fout;
  // 2.打開檔案，若無檔案會建立新
  // ios::trunc與ios:out與預設不代入第2個參數，覆蓋(清除)原本檔案內容
  // ios::app是append附加在檔案內容後面
  fout.open(file_name, ios::out);
  if (fout.is_open() == false) {
    cout << "開啟文字檔失敗" << endl;
    return 0;
  }
  for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    // 寫入
    fout << "第 i = " << i << "次,abcdefghijklm.kljoppo kllkkjlkjjljjkldfjfdladfaklffadjkfladfjadklfalfakdfadlfjadkljfdakldfajfkfjkal \n";
    // usleep(微秒) 暫時使程式停止執行
    // 1秒 = 1,000,000 微秒
    // 0.1秒 = 100,000
    usleep(100000);
  }
  // 關閉檔案
  fout.close();
  return 0;
}

若執行到999次之間有停頓住，代表緩衝區還沒滿。

flush

fout.flush()將緩衝區的資料立即寫入檔案，終端機使用tail -f test1.txt可以追蹤查看檔案是一列列顯示，而不會停頓一下又冒出一批資料出來。

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#include <iostream>
#include <fstream>
#include <unistd.h>  // usleep()要用到
using namespace std;
int main() {
  // linux檔案位置
  string file_name = "/home/cici/test/app/test1.txt";
  // 1.建立寫入檔案的物件(輸出串流)
  ofstream fout;
  // 2.打開檔案，若無檔案會建立新
  // ios::trunc與ios:out與預設不代入第2個參數，覆蓋(清除)原本檔案內容
  // ios::app是append附加在檔案內容後面
  fout.open(file_name, ios::out);
  if (fout.is_open() == false) {
    cout << "開啟文字檔失敗" << endl;
    return 0;
  }
  for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    // 寫入
    fout << "第 i = " << i << "次,abcdefghijklm.kljoppo kllkkjlkjjljjkldfjfdladfaklffadjkfladfjadklfalfakdfadlfjadkljfdakldfajfkfjkal \n";
    fout.flush();
    // usleep(微秒) 暫時使程式停止執行
    // 1秒 = 1,000,000 微秒
    // 0.1秒 = 100,000
    usleep(100000);
  }
  // 關閉檔案
  fout.close();
  return 0;
}

endl

除了斷行之外，還會將緩衝區的資料立即寫入檔案。

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fout << "第 i = " << i << "次,abcdefghi" << endl;

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#include <iostream>
#include <fstream>
#include <unistd.h>  // usleep()要用到
using namespace std;
int main() {
  // linux檔案位置
  string file_name = "/home/cici/test/app/test1.txt";
  // 1.建立寫入檔案的物件(輸出串流)
  ofstream fout;
  // 2.打開檔案，若無檔案會建立新
  // ios::trunc與ios:out與預設不代入第2個參數，覆蓋(清除)原本檔案內容
  // ios::app是append附加在檔案內容後面
  fout.open(file_name, ios::out);
  if (fout.is_open() == false) {
    cout << "開啟文字檔失敗" << endl;
    return 0;
  }
  for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    // 寫入
    fout << "第 i = " << i << "次,abcdefghi" << endl;
    // usleep(微秒) 暫時使程式停止執行
    // 1秒 = 1,000,000 微秒
    // 0.1秒 = 100,000
    usleep(100000);
  }
  // 關閉檔案
  fout.close();
  return 0;
}

unibuf

將緩衝區設置為有資料立即寫入檔案。

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#include <iostream>
#include <fstream>
#include <unistd.h>  // usleep()要用到
using namespace std;
int main() {
  // linux檔案位置
  string file_name = "/home/cici/test/app/test1.txt";
  // 1.建立寫入檔案的物件(輸出串流)
  ofstream fout;
  // 2.打開檔案，若無檔案會建立新
  // ios::trunc與ios:out與預設不代入第2個參數，覆蓋(清除)原本檔案內容
  // ios::app是append附加在檔案內容後面
  fout.open(file_name, ios::out);
  fout << unitbuf;
  if (fout.is_open() == false) {
    cout << "開啟文字檔失敗" << endl;
    return 0;
  }
  for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    // 寫入
    fout << "第 i = " << i << "次 \n";
    // usleep(微秒) 暫時使程式停止執行
    // 1秒 = 1,000,000 微秒
    // 0.1秒 = 100,000
    usleep(100000);
  }
  // 關閉檔案
  fout.close();
  return 0;
}

判斷輸入串流錯誤

eof()

只有輸入串流有eofbit，輸出串流沒有。

當inputstream讀到檔案末尾會設定eofbit變數，eof()函式會檢查是否設定eofbit

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#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>  // getline()函式需要用到
using namespace std;
int main() {
  // linux檔案位置
  string file_name = "/home/cici/test/app/test.txt";
  ifstream fin(file_name, ios::in);
  if (fin.is_open() == false) {
    cout << "開啟文字檔失敗" << endl;
    return 0;
  }
  // 用於存放讀取的內容
  string buffer;
  while (true) {
    fin >> buffer;
    cout << buffer << endl;
    if (fin.eof() == true) break;
  }
  // 關閉檔案
  fin.close();
  return 0;
}

以上的程式碼可被取代為

1
2
3
 while (fin >> buffer) {
    cout << buffer << endl;
 }

bad()

bad()函式會檢查badbit是否設定，當硬碟空間不足，或系統有錯誤，就會被設定。

fail()

fail()函式會檢查failbit是否設定，當檔案到了末尾，或程式有bug，就會被設定。

good()

eofbit,badbit,failbit都是0的時候good()函式就會傳回true

File IO

寫入文字檔

include

建立寫入文字檔的物件

打開文字檔

用ofstreamt物件打開文字檔

判斷是否打開成功

寫入文字檔

關閉文字檔

完整程式碼

讀取文字檔

include

建立讀取文字檔的物件

打開文字檔

用ifstream物件打開文字檔

判斷是否打開成功

讀取一列文字檔

while讀取整個文字檔

關閉文字檔

完整程式碼

寫入Binary file

文字檔

Binary file

打開Binary file

建立內容格式

寫入write

完整程式碼

讀取Binary file

打開Binary file

讀取read

完整程式碼

檔案的游標位置

語法

文字檔寫入與取得游標位置

二進位檔案讀取與游標位置

隨機讀取與隨機寫入

移動游標位置

位置參數

移動游標位置2

移動游標程式碼

緩衝區

flush

endl

unibuf

判斷輸入串流錯誤

eof()

bad()

fail()

good()

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