C++文件类（文件流类）及用法详解

《 C++输入输出流》一章中讲过，重定向后的 cin 和 cout 可分别用于读取文件中的数据和向文件中写入数据。除此之外，C++ 标准库中还专门提供了 3 个类用于实现文件操作，它们统称为文件流类，这 3 个类分别为：

• ifstream：专用于从文件中读取数据；
• ofstream：专用于向文件中写入数据；
• fstream：既可用于从文件中读取数据，又可用于向文件中写入数据。

值得一提的是，这 3 个文件流类都位于 <fstream> 头文件中，因此在使用它们之前，程序中应先引入此头文件。

这 3 个文件流类的继承关系，如图 1 所示。


可以看到，ifstream 类和 fstream 类是从 istream 类派生而来的，因此 ifstream 类拥有 istream 类的全部成员方法。同样地，ofstream 和 fstream 类也拥有 ostream 类的全部成员方法。这也就意味着，istream 和 ostream 类提供的供 cin 和 cout 调用的成员方法，也同样适用于文件流。并且这 3 个类中有些成员方法是相同的，比如 operator <<()、operator >>()、peek()、ignore()、getline()、get() 等。

值得一提的是，和 <iostream> 头文件中定义有 ostream 和 istream 类的对象 cin 和 cout 不同，<fstream> 头文件中并没有定义可直接使用的 fstream、ifstream 和 ofstream 类对象。因此，如果我们想使用该类操作文件，需要自己创建相应类的对象。

为什么 C++ 标准库不提供现成的类似 fin 或者 fout 的对象呢？其实很简单，文件输入流和输出流的输入输出设备是硬盘中的文件，硬盘上有很多文件，到底应该使用哪一个呢？所以，C++ 标准库就把创建文件流对象的任务交给用户了。

fstream 类拥有 ifstream 和 ofstream 类中所有的成员方法，表 2 罗列了 fstream 类一些常用的成员方法。

表2：fstream类常用成员方法

成员方法名	适用类对象	功   能
open()	fstream ifstream ofstream	打开指定文件，使其与文件流对象相关联。
is_open()		检查指定文件是否已打开。
close()		关闭文件，切断和文件流对象的关联。
swap()		交换 2 个文件流对象。
operator>>	fstream ifstream	重载 >> 运算符，用于从指定文件中读取数据。
gcount()		返回上次从文件流提取出的字符个数。该函数常和 get()、getline()、ignore()、peek()、read()、readsome()、putback() 和 unget() 联用。
get()		从文件流中读取一个字符，同时该字符会从输入流中消失。
getline(str,n,ch)		从文件流中接收 n-1 个字符给 str 变量，当遇到指定 ch 字符时会停止读取，默认情况下 ch 为 '\0'。
ignore(n,ch)		从文件流中逐个提取字符，但提取出的字符被忽略，不被使用，直至提取出 n 个字符，或者当前读取的字符为 ch。
peek()		返回文件流中的第一个字符，但并不是提取该字符。
putback(c)		将字符 c 置入文件流（缓冲区）。
operator<<	fstream ofstream	重载 << 运算符，用于向文件中写入指定数据。
put()		向指定文件流中写入单个字符。
write()		向指定文件中写入字符串。
tellp()		用于获取当前文件输出流指针的位置。
seekp()		设置输出文件输出流指针的位置。
flush()		刷新文件输出流缓冲区。
good()	fstream ofstream ifstream	操作成功，没有发生任何错误。
eof()		到达输入末尾或文件尾。

表 2 中仅列举的了部分常用的成员方法，更详细的介绍，读者可查看 C++标准库手册。

这里就以 fstream 类举例，简单演示一下如何使用表 2 中的一些成员方法操作文件：

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
int main() {
    const char *url ="https://www.xnip.cn/c/";
    //创建一个 fstream 类对象
    fstream fs;
    //将 test.txt 文件和 fs 文件流关联
    fs.open("test.txt", ios::out);
    //向test.txt文件中写入 url 字符串
    fs.write(url, 30);
    fs.close();
    return 0;
}

执行程序，该程序同目录下会生成一个 test.txt 文件，该文件的内容为：

https://www.xnip.cn/c/

注意，初学者只需借助注释看懂程序执行流程即可，具体的代码实现不必深究，后续章节会做详细讲解。

值得一提的是，无论是读取文件中的数据，还是向文件中写入数据，最先要做的就是调用 open() 成员方法打开文件。同时在操作文件结束后，还必须要调用 close() 成员方法关闭文件。关于如何使用 open() 函数打开一个文件，下一节会做详细介绍。