C++进阶教程：文件流与字符串流

发布时间：2026-08-29 00:33:31

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本文是 C++ 系列教程的第 10 篇。上一篇讲解了智能指针，本篇讲解文件与流操作：fstream 文本与二进制读写、流状态检查、getline、sstream 字符串流、C++17 filesystem 入门。

一、文件流基础

1.1 三种文件流

流类型	头文件	用途
`ifstream`	`<fstream>`	读文件（输入流）
`ofstream`	`<fstream>`	写文件（输出流）
`fstream`	`<fstream>`	读写文件

1.2 写入文件

1
#include <iostream>
2
#include <fstream>
3
using namespace std;
4

5
int main() {
6
    // 方式一：先定义再打开
7
    ofstream fout;
8
    fout.open("test.txt");          // 默认覆盖写
9
    fout << "Hello, File!" << endl;
10
    fout << 42 << " " << 3.14 << endl;
11
    fout.close();                   // 记得关闭
12

13
    // 方式二：构造时打开（推荐）
14
    ofstream fout2("data.txt", ios::app);   // 追加模式
15
    fout2 << "追加一行" << endl;
16
    fout2.close();
17

18
    cout << "文件写入完成" << endl;
19
    return 0;
20
}

1.3 读取文件

1
#include <iostream>
2
#include <fstream>
3
#include <string>
4
using namespace std;
5

6
int main() {
7
    ifstream fin("test.txt");
8
    if (!fin) {                     // 检查是否成功打开
9
        cout << "文件打开失败！" << endl;
10
        return 1;
11
    }
12

13
    string line;
14
    // 逐行读取
15
    while (getline(fin, line)) {
16
        cout << line << endl;
17
    }
18
    fin.close();
19
    return 0;
20
}

1.4 打开模式

二、流状态检查

2.1 流状态标志

1
#include <iostream>
2
#include <fstream>
3
using namespace std;
4

5
int main() {
6
    ifstream fin("不存在的文件.txt");
7
    if (fin.fail()) {              // 打开失败
8
        cout << "打开失败 (failbit)" << endl;
9
    }
10

11
    fin.open("test.txt");
12
    if (fin.good()) {              // 状态正常
13
        cout << "文件状态良好" << endl;
14
    }
15

16
    // 读取到末尾
17
    string s;
18
    while (fin >> s) { }           // 读取直到失败
19
    if (fin.eof()) {               // 到达文件末尾
20
        cout << "已读到文件�
21
��尾 (eofbit)" << endl;
22
    }
23
    fin.close();
24
    return 0;
25
}

2.2 打开文件判断的两种写法

1
#include <iostream>
2
#include <fstream>
3
using namespace std;
4

5
int main() {
6
    // 写法一：!fin
7
    ifstream fin1("a.txt");
8
    if (!fin1) {
9
        cout << "方式一检测到打开失败" << endl;
10
    }
11

12
    // 写法二：!fin.is_open()
13
    ifstream fin2("b.txt");
14
    if (!fin2.is_open()) {
15
        cout << "方式二检测到打开失败" << endl;
16
    }
17
    return 0;
18
}

三、文本读写实战

3.1 学生成绩文件读写

1
#include <iostream>
2
#include <fstream>
3
#include <string>
4
#include <vector>
5
using namespace std;
6

7
struct Student {
8
    string name;
9
    int score;
10
};
11

12
// 写入学生数据
13
void saveStudents(const vector<Student> &students, const string &filename) {
14
    ofstream fout(filename);
15
    for (const auto &s : students) {
16
        fout << s.name << " " << s.score << endl;
17
    }
18
    fout.close();
19
    cout << "已保存 " << students.size() << " 条记录" << endl;
20
}
21

22
// 读取学生数据
23
vector<Student> loadStudents(const string &filename) {
24
    vector<Student> result;
25
    ifstream fin(filename);
26
    if (!fin) {
27
        cout << "读取失败" << endl;
28
        return result;
29
    }
30
    Student s;
31
    while (fin >> s.name >> s.score) {   // 格式化读取
32
        result.push_back(s);
33
    }
34
    fin.close();
35
    return result;
36
}
37

38
int main() {
39
    vector<Student> students = {
40
        {"张三", 88}, {"李四", 92}, {"王五", 76}
41
    };
42
    saveStudents(students, "students.txt");
43

44
    auto loaded = loadStudents("students.txt");
45
    for (const auto &s : loaded) {
46
        cout << s.name << " " << s.score << "分" << endl;
47
    }
48
    return 0;
49
}

3.2 读取整行与单词

1
#include <iostream>
2
#include nclude <sstream>
3
#include <string>
4
using namespace std;
5

6
int main() {
7
    ofstream fout("mixed.txt");
8
    fout << "Alice 25 88.5" << endl;
9
    fout << "Bob 30 95.0" << endl;
10
    fout.close();
11

12
    ifstream fin("mixed.txt");
13
    string line;
14
    while (getline(fin, line)) {          // 读整行
15
        stringstream ss(line);            // 字符串流解析
16
        string name;
17
        int age;
18
        double score;
19
        ss >> name >> age >> score;       // 从行中提取字段
20
        cout << name << " " << age << "岁 " << score << "分" << endl;
21
    }
22
    return 0;
23
}

四、二�

�制文件读写

4.1 二进制写入

1
#include <iostream>
2
#include <fstream>
3
using namespace std;
4

5
struct Record {
6
    int id;
7
    char name[20];
8
    double salary;
9
};
10

11
int main() {
12
    Record records[] = {
13
        {1, "张三", 8000.5},
14
        {2, "李四", 9500.0},
15
        {3, "王五", 7500.75}
16
    };
17

18
    // 二进制写入
19
    ofstream fout("records.dat", ios::binary);
20
    fout.write(reinterpret_cast<char *>(records), sizeof(records));
21
    fout.close();
22
    cout << "二进制写入完成" << endl;
23
    return 0;
24
}

4.2 二进制读取

1
#include <iostream>
2
#include <fstream>
3
using namespace std;
4

5
struct Record {
6
    int id;
7
    char name[20];
8
    double salary;
9
};
10

11
int main() {
12
    ifstream fin("records.dat", ios::binary);
13
    if (!fin) {
14
        cout << "打开失败" << endl;
15
        return 1;
16
    }
17

18
    Record r;
19
    while (fin.read(reinterpret_cast<char *>(&r), sizeof(Record))) {
20
        cout << r.id << " " << r.name << " " << r.salary << endl;
21
    }
22
    fin.close();
23
    return 0;
24
}

4.3 文本 vs 二进制对比

维度	文本模式	二进制模式
可读性	人类可读	不可读
大小	较大	紧凑
精度	可能损失（浮点）	精确保留
跨平台	换行符转换	按原样
适用	配置、日志	程序数据、图像

五、字符串流 sstream

5.1 字符串拼接与格式化

1
#include <iostream>
2
#include <sstream>
3
#include <string>
4
using namespace std;
5

6
int main() {
7
    // 字符串拼接
8
    stringstream ss;
9
    ss << "姓名: " << "张三" << ", 年龄: " << 25 << ", 分数: " << 88.5;
10
    string result = ss.str();      // 转为 string
11
    cout << result << endl;
12

13
    // 清理复用
14
    ss.str("");                    // 清空内容
15
    ss.clear();                    // 重置状态
16
    ss << "重新写入";
17
    cout << ss.str() << endl;
18
    return 0;
19
}

5.2 字符串解析

1
#include <iostream>
2
#include <sstream>
3
#include <string>
4
using namespace std;
5

6
int main() {
7
    // 解析 CSV 格式
8
    string csv = "Alice,25,88.5";
9
    stringstream ss(csv);
10
    string name;
11
    int age;
12
    double score;
13
    char comma1, comma2;
14

15
    ss >> name >> comma1 >> age >> comma2 >> score;
16
    cout << "解析结果: " << name << " " << age << " " << score << endl;
17

18
    // 字符串转数字
19
    string numStr = "3.14159";
20

21
  double pi;
22
    stringstream(numStr) >> pi;
23
    cout << "π = " << pi << endl;
24

25
    // 数字转字符串
26
    int value = 42;
27
    string valueStr;
28
    stringstream().swap(ss);
29
    ss << value;
30
    valueStr = ss.str();
31
    cout << "字符串: " << valueStr << endl;
32
    return 0;
33
}

5.3 实用的格式化工具函数

1
#include <iostream>
2
#include <sstream>
3
#include <iomanip>
4
using namespace std;
5

6
// 通用转换函数
7
template <typename T>
8
string toString(const T &value) {
9
    stringstream ss;
10
    ss << value;
11
    return ss.str();
12
}
13

14
template <typename T>
15
bool fromString(const string &str, T &value) {
16
    stringstream ss(str);
17
    return !!(ss >> value);   // 转换成功返回 true
18
}
19

20
int main() {
21
    // 格式化数字
22
    stringstream ss;
23
    ss << fixed << setprecision(2) << 3.14159;
24
    cout << "保留两位: " << ss.str() << endl;   // 3.14
25

26
    // 通用转换
27
    cout << "toString: " << toString(123) << endl;
28
    cout << "toString: " << toString(3.14) << endl;
29

30
    double d;
31
    if (fromString("99.5", d)) {
32
        cout << "fromString: " << d << endl;   // 99.5
33
    }
34
    return 0;
35
}

六、C++17 filesystem 入门

6.1 路径与文件信息

1
#include <iostream>
2
#include <filesystem>
3
using namespace std;
4
namespace fs = filesystem;    // 命名空间别名
5

6
int main() {
7
    // 当前路径
8
    cout << "当前目录: " << fs::current_path() << endl;
9

10
    // 路径拼接
11
    fs::path p = fs::current_path() / "test.txt";
12
    cout << "完整路径: " << p << endl;
13
    cout << "文件名: " << p.filename() << endl;
14
    cout << "扩展名: " << p.extension() << endl;
15
    cout << "父目录: " << p.parent_path() << endl;
16
    return 0;
17
}

6.2 目录操作

1
#include <iostream>
2
#include <filesystem>
3
using namespace std;
4
namespace fs = filesystem;
5

6
int main() {
7
    // 创建目录
8
    fs::create_directory("mydir");
9
    cout << "目录存在: " << fs::exists("mydir") << endl;
10

11
    // 递归创建
12
    fs::create_directories("a/b/c");
13
    cout << "递归目录存在: " << fs::exists("a/b/c") << endl;
14

15
    // 遍历目录
16
    cout << "mydir 内容:" << endl;
17
    for (const auto &entry : fs::directory_iterator("mydir")) {
18
        cout << "  " << entry.path().filename() << endl;
19
    }
20

21
    // 删除
22
    fs::remove("mydir");
23
    fs::remove_all("a");       // 递归删除
24
    cout << "清理完成" << endl;
25
    return 0;
26
}
27
``
28
`
29

30
### 6.3 文件大小与状态
31

32
```cpp
33
#include <iostream>
34
#include <fstream>
35
#include <filesystem>
36
using namespace std;
37
namespace fs = filesystem;
38

39
int main() {
40
    // 创建一个文件
41
    ofstream fout("temp.bin", ios::binary);
42
    fout.write("Hello Filesystem", 16);
43
    fout.close();
44

45
    // 查询文件状态
46
    fs::path p("temp.bin");
47
    if (fs::exists(p)) {
48
        cout << "文件存在" << endl;
49
        cout << "大小: " << fs::file_size(p) << " 字节" << endl;
50
        cout << "是否为文件: " << fs::is_regular_file(p) << endl;
51
        cout << "最后修改时间: " << fs::last_write_time(p).time_since_epoch().count() << endl;
52
    }
53
    fs::remove(p);
54
    return 0;
55
}

七、实战：配置读写器

综合本篇知识，实现配置文件读写器：

1
#include <iostream>
2
#include <fstream>
3
#include <sstream>
4
#include <map>
5
#include <string>
6
using namespace std;
7

8
class Config {
9
private:
10
    map<string, string> data;
11

12
public:
13
    // 从配置文件加载
14
    bool load(const string &filename) {
15
        ifstream fin(filename);
16
        if (!fin) return false;
17
        string line;
18
        while (getline(fin, line)) {
19
            if (line.empty() || line[0] == '#') continue;   // 跳过空行和注释
20
            size_t pos = line.find('=');
21
            if (pos != string::npos) {
22
                string key = line.substr(0, pos);
23
                string value = line.substr(pos + 1);
24
                data[key] = value;
25
            }
26
        }
27
        return true;
28
    }
29

30
    // 保存到配置文件
31
    void save(const string &filename) {
32
        ofstream fout(filename);
33
        for (const auto &kv : data) {
34
            fout << kv.first << "=" << kv.second << endl;
35
        }
36
        cout << "配置已保存" << endl;
37
    }
38

39
    string get(const string &key, const string &def = "") const {
40
        auto it = data.find(key);
41
        return it != data.end() ? it->second : def;
42
    }
43

44
    void set(const string &key, const string &value) {
45
        data[key] = value;
46
    }
47
};
48

49
int main() {
50
    Config config;
51

52
    // 写入配置
53
    config.set("host", "localhost");
54
    config.set("port", "8080");
55
    config.set("timeout", "30");
56
    config.save("app.conf");
57

58
    // 重新读取
59
    Config loaded;
60
    if (loaded.load("app.conf")) {
61
        cout << "host = " << loaded.get("host") << endl;
62
        cout << "port = " << loaded.get("port") << endl;
63
        cout << "timeout = " << loaded.get("timeout") << endl;
64
        cout << "不存在项 = " << loaded.get("nokey", "默认值") << endl;
65
    }
66
    return 0;
67
}

总结

本篇讲解了文件流的三种类型与打开模式、流状态检查、文本与二进制读写、字符串流 sstream 的格式化与解析、C++17 filesystem 的路径目录操作，并用配置读写器串联实战。重点掌握：打开文件的失败检查、getline 与 >> 的区别、文本与二进制的选择、stringstream 的类型转换技巧。

至此 C++ 进阶阶段（6-10 篇）完成！下一篇将进入 STL 阶段：容器总览与序列容器，敬请期待！