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C++学习笔记5 - 文件操作

thinkTV
2022-09-19 / 0 评论 / 0 点赞 / 109 阅读 / 3,982 字 / 正在检测是否收录...

说明1:参考视频《黑马程序员C++教程从0到1入门编程》,配合视频学习使用。
说明2:新手阅读本文前建议先阅读C语言学习笔记。

程序运行时产生的数据都属于临时数据,程序一旦运行结束都会被释放

通过文件可以将数据持久化

C++中对文件操作需要包含头文件 < fstream >

文件类型分为两种:

  1. 文本文件 - 文件以文本的ASCII码形式存储在计算机中
  2. 二进制文件 - 文件以文本的二进制形式存储在计算机中,用户一般不能直接读懂它们

操作文件的三大类:

  1. ofstream:写操作
  2. ifstream: 读操作
  3. fstream : 读写操作

1. 文本文件

1.1 写文件

写文件步骤如下:

  1. 包含头文件

    #include <fstream>

  2. 创建流对象

    ofstream ofs;

  3. 打开文件

    ofs.open(“文件路径”,打开方式);

  4. 写数据

    ofs << “写入的数据”;

  5. 关闭文件

    ofs.close();

文件打开方式:

打开方式 解释
ios::in 为读文件而打开文件
ios::out 为写文件而打开文件
ios::ate 初始位置:文件尾
ios::app 追加方式写文件
ios::trunc 如果文件存在先删除,再创建
ios::binary 二进制方式

注意: 文件打开方式可以配合使用,利用|操作符

**例如:**用二进制方式写文件 ios::binary | ios:: out

示例:

#include <fstream>

void test01()
{
	ofstream ofs;
	ofs.open("test.txt", ios::out);

	ofs << "姓名:张三" << endl;
	ofs << "性别:男" << endl;
	ofs << "年龄:18" << endl;

	ofs.close();
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结:

  • 文件操作必须包含头文件 fstream
  • 读文件可以利用 ofstream ,或者fstream类
  • 打开文件时候需要指定操作文件的路径,以及打开方式
  • 利用<<可以向文件中写数据
  • 操作完毕,要关闭文件

1.2读文件

读文件与写文件步骤相似,但是读取方式相对于比较多

读文件步骤如下:

  1. 包含头文件

    #include <fstream>

  2. 创建流对象

    ifstream ifs;

  3. 打开文件并判断文件是否打开成功

    ifs.open(“文件路径”,打开方式);

  4. 读数据

    四种方式读取

  5. 关闭文件

    ifs.close();

示例:

#include <fstream>
#include <string>
void test01()
{
	ifstream ifs;
	ifs.open("test.txt", ios::in);

	if (!ifs.is_open())
	{
		cout << "文件打开失败" << endl;
		return;
	}

	//第一种方式
	//char buf[1024] = { 0 };
	//while (ifs >> buf)
	//{
	//	cout << buf << endl;
	//}

	//第二种
	//char buf[1024] = { 0 };
	//while (ifs.getline(buf,sizeof(buf)))
	//{
	//	cout << buf << endl;
	//}

	//第三种
	//string buf;
	//while (getline(ifs, buf))
	//{
	//	cout << buf << endl;
	//}

	char c;
	while ((c = ifs.get()) != EOF)
	{
		cout << c;
	}

	ifs.close();


}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结:

  • 读文件可以利用 ifstream ,或者fstream类
  • 利用is_open函数可以判断文件是否打开成功
  • close 关闭文件

2. 二进制文件

以二进制的方式对文件进行读写操作

打开方式要指定为 ios::binary

2.1 写文件

二进制方式写文件主要利用流对象调用成员函数write

函数原型 :ostream& write(const char * buffer,int len);

参数解释:字符指针buffer指向内存中一段存储空间。len是读写的字节数

示例:

#include <fstream>
#include <string>

class Person
{
public:
	char m_Name[64];
	int m_Age;
};

//二进制文件  写文件
void test01()
{
	//1、包含头文件

	//2、创建输出流对象
	ofstream ofs("person.txt", ios::out | ios::binary);
	
	//3、打开文件
	//ofs.open("person.txt", ios::out | ios::binary);

	Person p = {"张三"  , 18};

	//4、写文件
	ofs.write((const char *)&p, sizeof(p));

	//5、关闭文件
	ofs.close();
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结:

  • 文件输出流对象 可以通过write函数,以二进制方式写数据

2.2 读文件

二进制方式读文件主要利用流对象调用成员函数read

函数原型:istream& read(char *buffer,int len);

参数解释:字符指针buffer指向内存中一段存储空间。len是读写的字节数

示例:

#include <fstream>
#include <string>

class Person
{
public:
	char m_Name[64];
	int m_Age;
};

void test01()
{
	ifstream ifs("person.txt", ios::in | ios::binary);
	if (!ifs.is_open())
	{
		cout << "文件打开失败" << endl;
	}

	Person p;
	ifs.read((char *)&p, sizeof(p));

	cout << "姓名: " << p.m_Name << " 年龄: " << p.m_Age << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}
  • 文件输入流对象 可以通过read函数,以二进制方式读数据

1.3 类模板

1.3.1 类模板语法

类模板作用:

  • 建立一个通用类,类中的成员 数据类型可以不具体制定,用一个虚拟的类型来代表。

语法:

template<typename T>
类

解释:

template — 声明创建模板

typename — 表面其后面的符号是一种数据类型,可以用class代替

T — 通用的数据类型,名称可以替换,通常为大写字母

示例:


#include<iostream>
using namespace std; 
#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType> 
class Person
{
public:
	Person(NameType name, AgeType age)
	{
		this->mName = name;
		this->mAge = age;
	}
	void showPerson()
	{
		cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
	}
public:
	NameType mName;
	AgeType mAge;
};

void test01()
{
	// 指定NameType 为string类型,AgeType 为 int类型
	Person<string, int>P1("孙悟空", 999);
	P1.showPerson();
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结:类模板和函数模板语法相似,在声明模板template后面加类,此类称为类模板

1.3.2 类模板与函数模板区别

类模板与函数模板区别主要有两点:

  1. 类模板没有自动类型推导的使用方式
  2. 类模板在模板参数列表中可以有默认参数

总结:

  • 类模板使用只能用显示指定类型方式
  • 类模板中的模板参数列表可以有默认参数

1.3.3 类模板中成员函数创建时机

类模板中成员函数和普通类中成员函数创建时机是有区别的:

  • 普通类中的成员函数一开始就可以创建
  • 类模板中的成员函数在调用时才创建

1.3.4 类模板对象做函数参数

学习目标:

  • 类模板实例化出的对象,向函数传参的方式

一共有三种传入方式:

  1. 指定传入的类型 — 直接显示对象的数据类型
  2. 参数模板化 — 将对象中的参数变为模板进行传递
  3. 整个类模板化 — 将这个对象类型 模板化进行传递

示例:

#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType = int> 
class Person
{
public:
	Person(NameType name, AgeType age)
	{
		this->mName = name;
		this->mAge = age;
	}
	void showPerson()
	{
		cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
	}
public:
	NameType mName;
	AgeType mAge;
};

//1、指定传入的类型
void printPerson1(Person<string, int> &p) 
{
	p.showPerson();
}
void test01()
{
	Person <string, int >p("孙悟空", 100);
	printPerson1(p);
}

//2、参数模板化
template <class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2>&p)
{
	p.showPerson();
	cout << "T1的类型为: " << typeid(T1).name() << endl;
	cout << "T2的类型为: " << typeid(T2).name() << endl;
}
void test02()
{
	Person <string, int >p("猪八戒", 90);
	printPerson2(p);
}

//3、整个类模板化
template<class T>
void printPerson3(T & p)
{
	cout << "T的类型为: " << typeid(T).name() << endl;
	p.showPerson();

}
void test03()
{
	Person <string, int >p("唐僧", 30);
	printPerson3(p);
}

int main() {

	test01();
	test02();
	test03();

	system("pause");

	return 0;
}

总结:

  • 通过类模板创建的对象,可以有三种方式向函数中进行传参
  • 使用比较广泛是第一种:指定传入的类型

1.3.5 类模板与继承

当类模板碰到继承时,需要注意一下几点:

  • 当子类继承的父类是一个类模板时,子类在声明的时候,要指定出父类中T的类型
  • 如果不指定,编译器无法给子类分配内存
  • 如果想灵活指定出父类中T的类型,子类也需变为类模板

总结:如果父类是类模板,子类需要指定出父类中T的数据类型

1.3.6 类模板成员函数类外实现

学习目标:能够掌握类模板中的成员函数类外实现

示例:

#include <string>

//类模板中成员函数类外实现
template<class T1, class T2>
class Person {
public:
	//成员函数类内声明
	Person(T1 name, T2 age);
	void showPerson();

public:
	T1 m_Name;
	T2 m_Age;
};

//构造函数 类外实现
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) {
	this->m_Name = name;
	this->m_Age = age;
}

//成员函数 类外实现
template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson() {
	cout << "姓名: " << this->m_Name << " 年龄:" << this->m_Age << endl;
}

void test01()
{
	Person<string, int> p("Tom", 20);
	p.showPerson();
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结:类模板中成员函数类外实现时,需要加上模板参数列表

1.3.7 类模板分文件编写

学习目标:

  • 掌握类模板成员函数分文件编写产生的问题以及解决方式

问题:

  • 类模板中成员函数创建时机是在调用阶段,导致分文件编写时链接不到

解决:

  • 解决方式1:直接包含.cpp源文件
  • 解决方式2:将声明和实现写到同一个文件中,并更改后缀名为.hpp,hpp是约定的名称,并不是强制

总结:主流的解决方式是第二种,将类模板成员函数写到一起,并将后缀名改为.hpp

1.3.8 类模板与友元

学习目标:

  • 掌握类模板配合友元函数的类内和类外实现
  1. 全局函数类内实现 - 直接在类内声明友元即可

  2. 全局函数类外实现 - 需要提前让编译器知道全局函数的存在

示例:

#include <string>

//2、全局函数配合友元  类外实现 - 先做函数模板声明,下方在做函数模板定义,在做友元
template<class T1, class T2> class Person;

//如果声明了函数模板,可以将实现写到后面,否则需要将实现体写到类的前面让编译器提前看到
//template<class T1, class T2> void printPerson2(Person<T1, T2> & p); 

template<class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2> & p)
{
	cout << "类外实现 ---- 姓名: " << p.m_Name << " 年龄:" << p.m_Age << endl;
}

template<class T1, class T2>
class Person
{
	//1、全局函数配合友元   类内实现
	friend void printPerson(Person<T1, T2> & p)
	{
		cout << "姓名: " << p.m_Name << " 年龄:" << p.m_Age << endl;
	}


	//全局函数配合友元  类外实现
	friend void printPerson2<>(Person<T1, T2> & p);

public:

	Person(T1 name, T2 age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}


private:
	T1 m_Name;
	T2 m_Age;

};

//1、全局函数在类内实现
void test01()
{
	Person <string, int >p("Tom", 20);
	printPerson(p);
}


//2、全局函数在类外实现
void test02()
{
	Person <string, int >p("Jerry", 30);
	printPerson2(p);
}

int main() {

	//test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结:建议全局函数做类内实现,用法简单,而且编译器可以直接识别

1.3.9 类模板案例

案例描述: 实现一个通用的数组类,要求如下:

  • 可以对内置数据类型以及自定义数据类型的数据进行存储
  • 将数组中的数据存储到堆区
  • 构造函数中可以传入数组的容量
  • 提供对应的拷贝构造函数以及operator=防止浅拷贝问题
  • 提供尾插法和尾删法对数组中的数据进行增加和删除
  • 可以通过下标的方式访问数组中的元素
  • 可以获取数组中当前元素个数和数组的容量

示例:

myArray.hpp中代码

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;

template<class T>
class MyArray
{
public:
    
	//构造函数
	MyArray(int capacity)
	{
		this->m_Capacity = capacity;
		this->m_Size = 0;
		pAddress = new T[this->m_Capacity];
	}

	//拷贝构造
	MyArray(const MyArray & arr)
	{
		this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
		this->m_Size = arr.m_Size;
		this->pAddress = new T[this->m_Capacity];
		for (int i = 0; i < this->m_Size; i++)
		{
			//如果T为对象,而且还包含指针,必须需要重载 = 操作符,因为这个等号不是 构造 而是赋值,
			// 普通类型可以直接= 但是指针类型需要深拷贝
			this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];
		}
	}

	//重载= 操作符  防止浅拷贝问题
	MyArray& operator=(const MyArray& myarray) {

		if (this->pAddress != NULL) {
			delete[] this->pAddress;
			this->m_Capacity = 0;
			this->m_Size = 0;
		}

		this->m_Capacity = myarray.m_Capacity;
		this->m_Size = myarray.m_Size;
		this->pAddress = new T[this->m_Capacity];
		for (int i = 0; i < this->m_Size; i++) {
			this->pAddress[i] = myarray[i];
		}
		return *this;
	}

	//重载[] 操作符  arr[0]
	T& operator [](int index)
	{
		return this->pAddress[index]; //不考虑越界,用户自己去处理
	}

	//尾插法
	void Push_back(const T & val)
	{
		if (this->m_Capacity == this->m_Size)
		{
			return;
		}
		this->pAddress[this->m_Size] = val;
		this->m_Size++;
	}

	//尾删法
	void Pop_back()
	{
		if (this->m_Size == 0)
		{
			return;
		}
		this->m_Size--;
	}

	//获取数组容量
	int getCapacity()
	{
		return this->m_Capacity;
	}

	//获取数组大小
	int	getSize()
	{
		return this->m_Size;
	}


	//析构
	~MyArray()
	{
		if (this->pAddress != NULL)
		{
			delete[] this->pAddress;
			this->pAddress = NULL;
			this->m_Capacity = 0;
			this->m_Size = 0;
		}
	}

private:
	T * pAddress;  //指向一个堆空间,这个空间存储真正的数据
	int m_Capacity; //容量
	int m_Size;   // 大小
};

类模板案例—数组类封装.cpp中

#include "myArray.hpp"
#include <string>

void printIntArray(MyArray<int>& arr) {
	for (int i = 0; i < arr.getSize(); i++) {
		cout << arr[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}

//测试内置数据类型
void test01()
{
	MyArray<int> array1(10);
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		array1.Push_back(i);
	}
	cout << "array1打印输出:" << endl;
	printIntArray(array1);
	cout << "array1的大小:" << array1.getSize() << endl;
	cout << "array1的容量:" << array1.getCapacity() << endl;

	cout << "--------------------------" << endl;

	MyArray<int> array2(array1);
	array2.Pop_back();
	cout << "array2打印输出:" << endl;
	printIntArray(array2);
	cout << "array2的大小:" << array2.getSize() << endl;
	cout << "array2的容量:" << array2.getCapacity() << endl;
}

//测试自定义数据类型
class Person {
public:
	Person() {} 
		Person(string name, int age) {
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
public:
	string m_Name;
	int m_Age;
};

void printPersonArray(MyArray<Person>& personArr)
{
	for (int i = 0; i < personArr.getSize(); i++) {
		cout << "姓名:" << personArr[i].m_Name << " 年龄: " << personArr[i].m_Age << endl;
	}

}

void test02()
{
	//创建数组
	MyArray<Person> pArray(10);
	Person p1("孙悟空", 30);
	Person p2("韩信", 20);
	Person p3("妲己", 18);
	Person p4("王昭君", 15);
	Person p5("赵云", 24);

	//插入数据
	pArray.Push_back(p1);
	pArray.Push_back(p2);
	pArray.Push_back(p3);
	pArray.Push_back(p4);
	pArray.Push_back(p5);

	printPersonArray(pArray);

	cout << "pArray的大小:" << pArray.getSize() << endl;
	cout << "pArray的容量:" << pArray.getCapacity() << endl;

}

int main() {

	//test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}
0

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