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C++ 文件和流

C++ 文件和流

到目前为止,我们已经使用了 iostream 标准库,它提供了 cin 和 cout 方法分别用于从标准输入读取流和向标准输出写入流。

本教程介绍如何从文件读取流和向文件写入流。这就需要用到 C++ 中另一个标准库 fstream,它定义了三个新的数据类型:

数据类型 描述
ofstream 该数据类型表示输出文件流,用于创建文件并向文件写入信息。
ifstream 该数据类型表示输入文件流,用于从文件读取信息。
fstream 该数据类型通常表示文件流,且同时具有 ofstream 和 ifstream 两种功能,这意味着它可以创建文件,向文件写入信息,从文件读取信息。

要在 C++ 中进行文件处理,必须在 C++ 源代码文件中包含头文件

打开文件

在从文件读取信息或者向文件写入信息之前,必须先打开文件。ofstream 和 fstream 对象都可以用来打开文件进行写操作,如果只需要打开文件进行读操作,则使用 ifstream 对象。

下面是 open() 函数的标准语法,open() 函数是 fstream、ifstream 和 ofstream 对象的一个成员。

void open(const char *filename, ios::openmode mode);

在这里,open() 成员函数的第一参数指定要打开的文件的名称和位置,第二个参数定义文件被打开的模式。

模式标志 描述
ios::app 追加模式。所有写入都追加到文件末尾。
ios::ate 文件打开后定位到文件末尾。
ios::in 打开文件用于读取。
ios::out 打开文件用于写入。
ios::trunc 如果该文件已经存在,其内容将在打开文件之前被截断,即把文件长度设为 0。

您可以把以上两种或两种以上的模式结合使用。例如,如果您想要以写入模式打开文件,并希望截断文件,以防文件已存在,那么您可以使用下面的语法:

ofstream outfile;
outfile.open("file.dat", ios::out | ios::trunc );

类似地,您如果想要打开一个文件用于读写,可以使用下面的语法:

fstream  afile;
afile.open("file.dat", ios::out | ios::in );

关闭文件

当 C++ 程序终止时,它会自动关闭刷新所有流,释放所有分配的内存,并关闭所有打开的文件。但程序员应该养成一个好习惯,在程序终止前关闭所有打开的文件。

下面是 close() 函数的标准语法,close() 函数是 fstream、ifstream 和 ofstream 对象的一个成员。

void close();

写入文件

在 C++ 编程中,我们使用流插入运算符( << )向文件写入信息,就像使用该运算符输出信息到屏幕上一样。唯一不同的是,在这里您使用的是 ofstream 或 fstream 对象,而不是 cout 对象。

读取文件

在 C++ 编程中,我们使用流提取运算符( >> )从文件读取信息,就像使用该运算符从键盘输入信息一样。唯一不同的是,在这里您使用的是 ifstream 或 fstream 对象,而不是 cin 对象。

读取 & 写入实例

下面的 C++ 程序以读写模式打开一个文件。在向文件 afile.dat 写入用户输入的信息之后,程序从文件读取信息,并将其输出到屏幕上:

#include 
#include 
using namespace std;
 
int main ()
{
    
   char data[100];

   // 以写模式打开文件
   ofstream outfile;
   outfile.open("afile.dat");

   cout << "Writing to the file" << endl;
   cout << "Enter your name: "; 
   cin.getline(data, 100);

   // 向文件写入用户输入的数据
   outfile << data << endl;

   cout << "Enter your age: "; 
   cin >> data;
   cin.ignore();
   
   // 再次向文件写入用户输入的数据
   outfile << data << endl;

   // 关闭打开的文件
   outfile.close();

   // 以读模式打开文件
   ifstream infile; 
   infile.open("afile.dat"); 
 
   cout << "Reading from the file" << endl; 
   infile >> data; 

   // 在屏幕上写入数据
   cout << data << endl;
   
   // 再次从文件读取数据,并显示它
   infile >> data; 
   cout << data << endl; 

   // 关闭打开的文件
   infile.close();

   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列输入和输出:

$./a.out
Writing to the file
Enter your name: Zara
Enter your age: 9
Reading from the file
Zara
9

上面的实例中使用了 cin 对象的附加函数,比如 getline()函数从外部读取一行,ignore() 函数会忽略掉之前读语句留下的多余字符。

文件位置指针

istream 和 ostream 都提供了用于重新定位文件位置指针的成员函数。这些成员函数包括关于 istream 的 seekg("seek get")和关于 ostream 的 seekp("seek put")。

seekg 和 seekp 的参数通常是一个长整型。第二个参数可以用于指定查找方向。查找方向可以是 ios::beg(默认的,从流的开头开始定位),也可以是 ios::cur(从流的当前位置开始定位),也可以是 ios::end(从流的末尾开始定位)。

文件位置指针是一个整数值,指定了从文件的起始位置到指针所在位置的字节数。下面是关于定位 "get" 文件位置指针的实例:

// 定位到 fileObject 的第 n 个字节(假设是 ios::beg)
fileObject.seekg( n );

// 把文件的读指针从 fileObject 当前位置向后移 n 个字节
fileObject.seekg( n, ios::cur );

// 把文件的读指针从 fileObject 末尾往回移 n 个字节
fileObject.seekg( n, ios::end );

// 定位到 fileObject 的末尾
fileObject.seekg( 0, ios::end );

C++ 异常处理

C++ 异常处理

异常是程序在执行期间产生的问题。C++ 异常是指在程序运行时发生的特殊情况,比如尝试除以零的操作。

异常提供了一种转移程序控制权的方式。C++ 异常处理涉及到三个关键字:try、catch、throw

  • throw: 当问题出现时,程序会抛出一个异常。这是通过使用 throw 关键字来完成的。
  • catch: 在您想要处理问题的地方,通过异常处理程序捕获异常。catch 关键字用于捕获异常。
  • try: try 块中的代码标识将被激活的特定异常。它后面通常跟着一个或多个 catch 块。

如果有一个块抛出一个异常,捕获异常的方法会使用 try 和 catch 关键字。try 块中放置可能抛出异常的代码,try 块中的代码被称为保护代码。使用 try/catch 语句的语法如下所示:

try
{
   // 保护代码
}catch( ExceptionName e1 )
{
   // catch 块
}catch( ExceptionName e2 )
{
   // catch 块
}catch( ExceptionName eN )
{
   // catch 块
}

如果 try 块在不同的情境下会抛出不同的异常,这个时候可以尝试罗列多个 catch 语句,用于捕获不同类型的异常。

抛出异常

您可以使用 throw 语句在代码块中的任何地方抛出异常。throw 语句的操作数可以是任意的表达式,表达式的结果的类型决定了抛出的异常的类型。

以下是尝试除以零时抛出异常的实例:

double division(int a, int b)
{
   if( b == 0 )
   {
      throw "Division by zero condition!";
   }
   return (a/b);
}

捕获异常

catch 块跟在 try 块后面,用于捕获异常。您可以指定想要捕捉的异常类型,这是由 catch 关键字后的括号内的异常声明决定的。

try
{
   // 保护代码
}catch( ExceptionName e )
{
  // 处理 ExceptionName 异常的代码
}

上面的代码会捕获一个类型为 ExceptionName 的异常。如果您想让 catch 块能够处理 try 块抛出的任何类型的异常,则必须在异常声明的括号内使用省略号 ...,如下所示:

try
{
   // 保护代码
}catch(...)
{
  // 能处理任何异常的代码
}

下面是一个实例,抛出一个除以零的异常,并在 catch 块中捕获该异常。

#include 
using namespace std;

double division(int a, int b)
{
   if( b == 0 )
   {
      throw "Division by zero condition!";
   }
   return (a/b);
}

int main ()
{
   int x = 50;
   int y = 0;
   double z = 0;
 
   try {
     z = division(x, y);
     cout << z << endl;
   }catch (const char* msg) {
     cerr << msg << endl;
   }

   return 0;
}

由于我们抛出了一个类型为 const char* 的异常,因此,当捕获该异常时,我们必须在 catch 块中使用 const char*。当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

Division by zero condition!

C++ 标准的异常

C++ 提供了一系列标准的异常,定义在  中,我们可以在程序中使用这些标准的异常。它们是以父子类层次结构组织起来的,如下所示:

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下表是对上面层次结构中出现的每个异常的说明:

异常 描述
std::exception 该异常是所有标准 C++ 异常的父类。
std::bad_alloc 该异常可以通过 new 抛出。
std::bad_cast 该异常可以通过 dynamic_cast 抛出。
std::bad_exception 这在处理 C++ 程序中无法预期的异常时非常有用。
std::bad_typeid 该异常可以通过 typeid 抛出。
std::logic_error 理论上可以通过读取代码来检测到的异常。
std::domain_error 当使用了一个无效的数学域时,会抛出该异常。
std::invalid_argument 当使用了无效的参数时,会抛出该异常。
std::length_error 当创建了太长的 std::string 时,会抛出该异常。
std::out_of_range 该异常可以通过方法抛出,例如 std::vector 和 std::bitset<>::operator[]()。
std::runtime_error 理论上不可以通过读取代码来检测到的异常。
std::overflow_error 当发生数学上溢时,会抛出该异常。
std::range_error 当尝试存储超出范围的值时,会抛出该异常。
std::underflow_error 当发生数学下溢时,会抛出该异常。

定义新的异常

您可以通过继承和重载 exception 类来定义新的异常。下面的实例演示了如何使用 std::exception 类来实现自己的异常:

#include 
#include 
using namespace std;

struct MyException : public exception
{
  const char * what () const throw ()
  {
    return "C++ Exception";
  }
};
 
int main()
{
  try
  {
    throw MyException();
  }
  catch(MyException& e)
  {
    std::cout << "MyException caught" << std::endl;
    std::cout << e.what() << std::endl;
  }
  catch(std::exception& e)
  {
    //其他的错误
  }
}

这将产生以下结果:

MyException caught
C++ Exception

在这里,what() 是异常类提供的一个公共方法,它已被所有子异常类重载。这将返回异常产生的原因。

 

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