C++ 中打开文件的多种方式及相关流类

C++学习：

https://blog.csdn.net/2301_80220607/category_12805124.html?spm=1001.2014.3001.5482

前言：

打开一个文件的方式都有哪些，都可以通过哪些流来获取它？

在 C++ 中，打开文件可以通过多种流类实现，每种方式都有其特定的用途和特点。以下是详细的分类和说明：

目录

1. 使用标准文件流类（）

1.1 ofstream - 输出文件流（写入）

1.2 ifstream - 输入文件流（读取）

1.3 fstream - 双向文件流（读写）

2. 使用 C 风格文件操作（）

3. 使用文件描述符（POSIX/unistd.h）

4. 使用内存映射文件（高级方式）

5. 文件打开模式详解

5.1 C++ 流打开模式（位掩码组合）

5.2 C 风格打开模式

6. 不同方式的比较

7. 最佳实践建议

8. 高级用法示例

8.1 同时读写文件

8.2 二进制文件操作

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1. 使用标准文件流类（<fstream>）

1.1 ofstream - 输出文件流（写入）

#include <fstream>// 方式1：构造函数直接打开
std::ofstream outFile1("output.txt"); // 默认模式：ios::out | ios::trunc// 方式2：先创建后打开
std::ofstream outFile2;
outFile2.open("output.txt", std::ios::app); // 追加模式// 写入数据
outFile1 << "Hello World" << std::endl;

1.2 ifstream - 输入文件流（读取）

#include <fstream>// 方式1：构造函数直接打开
std::ifstream inFile1("input.txt"); // 默认模式：ios::in// 方式2：先创建后打开
std::ifstream inFile2;
inFile2.open("input.txt");// 读取数据
std::string line;
while (std::getline(inFile2, line)) {std::cout << line << std::endl;
}

1.3 fstream - 双向文件流（读写）

#include <fstream>// 读写模式
std::fstream ioFile("data.txt", std::ios::in | std::ios::out);// 读写二进制文件
std::fstream binFile("data.bin", std::ios::binary | std::ios::in | std::ios::out);

2. 使用 C 风格文件操作（<cstdio>）

#include <cstdio>// 打开方式
FILE* file = fopen("file.txt", "r"); // 读取
FILE* file = fopen("file.txt", "w"); // 写入（清空）
FILE* file = fopen("file.txt", "a"); // 追加
FILE* file = fopen("file.bin", "rb"); // 二进制读取if (file != nullptr) {// 使用文件...fclose(file); // 必须手动关闭
}

3. 使用文件描述符（POSIX/unistd.h）

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>int fd = open("file.txt", O_RDONLY); // 只读
int fd = open("file.txt", O_WRONLY | O_CREAT, 0644); // 写入+创建if (fd != -1) {char buffer[1024];read(fd, buffer, sizeof(buffer));close(fd); // 必须手动关闭
}

4. 使用内存映射文件（高级方式）

#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>int fd = open("largefile.bin", O_RDONLY);
void* mapped = mmap(nullptr, file_size, PROT_READ, MAP_PRIVATE, fd, 0);// 使用映射的内存区域...
munmap(mapped, file_size);
close(fd);

5. 文件打开模式详解

5.1 C++ 流打开模式（位掩码组合）

模式标志	描述
std::ios::in	读取模式
std::ios::out	写入模式
std::ios::app	追加写入
std::ios::ate	打开后定位到文件末尾
std::ios::trunc	如果文件存在则清空
std::ios::binary	二进制模式

5.2 C 风格打开模式

模式	描述
"r"	只读
"w"	只写（创建/清空）
"a"	追加写入
"r+"	读写
"w+"	读写（创建/清空）
"a+"	读和追加

6. 不同方式的比较

特性	C++ 流	C 文件操作	文件描述符
面向对象	✓	✗	✗
类型安全	✓	✗	✗
自动资源管理	✓	✗	✗
格式化I/O	✓	✓	✗
二进制I/O	✓	✓	✓
低级控制	✗	部分	✓
跨平台	✓	✓	基本✓
性能	中等	较高	最高

7. 最佳实践建议

1. 常规文本文件操作：优先使用 C++ 文件流（fstream/ofstream/ifstream）

2. 高性能需求：考虑使用 C 风格文件操作或文件描述符

3. 二进制文件：总是使用 std::ios::binary 标志

4. 资源管理：使用 RAII 原则，推荐 C++ 流自动管理资源

5. 错误检查：始终检查文件是否成功打开

   std::ofstream file("data.txt");
   if (!file.is_open()) {// 错误处理
   }

8. 高级用法示例

8.1 同时读写文件

std::fstream file("data.txt", std::ios::in | std::ios::out |std::ios::ate); // 打开并定位到末尾if (file) {// 读取当前位置std::streampos endPos = file.tellg();// 回到开头读取file.seekg(0);std::string content;std::getline(file, content);// 写入新数据file << "\nNew data appended";
}

8.2 二进制文件操作

struct Record {int id;char name[50];double value;
};// 写入二进制
std::ofstream binOut("data.bin", std::ios::binary);
Record rec{1, "Test", 3.14};
binOut.write(reinterpret_cast<char*>(&rec), sizeof(Record));// 读取二进制
std::ifstream binIn("data.bin", std::ios::binary);
Record inRec;
binIn.read(reinterpret_cast<char*>(&inRec), sizeof(Record));

选择哪种方式取决于具体需求，C++ 文件流提供了最安全和方便的方式，而 C 风格和文件描述符则提供了更多的控制和更高的性能。