第4章 文件处理
4.1 简介
存储在变量和数组中的数据是临时的，这些数据在程序运行结束后都会消失。文件用来永久地保存大量的数据。计算机把文件存储在二级存储设备中(特别是磁盘存储设备)。本章要讨论怎样用C++程序建立、更新和处理数据文件(包括顺序存储文件和随机访问文件)。我们要比较格式化与“原始数据”文件处理。后面将介绍从string而不是从文件输入和输出数据。
4.2 文件和流
C++语言把每一个文件都看成一个有序的字节流(见图4.2)，每一个文件或者以文件结束符(end-of-file marker)结束，或者在特定的字节号处结束(结束文件的特定的字节号记录在由系统维护和管理的数据结构中)。当打开一个文件时，该文件就和某个流关联起来。第11章曾介绍过cin、cout、cerr和clog这4个对象会自动生成。与这些对象相关联的流提供程序与特定文件或设备之间的通信通道。例如．cin对象(标准输入流对象)使程序能从键盘输入数据，cout对象(标准输出流对象)使程序能向屏幕输出数据，cerr和clog对象(标准错误流对象)使程序能向屏幕输出错误消息。
图4.2 C++把文件看成n个字节
要在C++中进行文件处理，就要包括头文件
4.3 建立并写入文件
因为C++把文件看着是无结构的字节流，所以记录等等的说法在C++文件中是不存在的。为此，程序员必须提供满足特定应用程序要求的文件结构。下例说明了程序员是怎样给文件强加一个记录结构。先列出程序，然后再分析细节。
图4.4中的程序建立了一个简单的访问文件，该文件可用在应收账目管理系统中跟踪公司借贷客户的欠款数目。程序能够获取每一个客户的账号、客户名和对客户的结算额。一个客户的数
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据就构成了该客户的记录。账号在应用程序中用作记录关键字，文件按账号顺序建立和维护。范例程序假定用户是按账号顺序键人记录的(为了让用户按任意顺序键入记录，完善的应收账目管理系统应该具备排序能力)。然后把键入的记录保存并写入文件。
1 // Fig. 4.4; fig14_04.cpp 2 // Create a sequential file 3 #include
9 // ofstream constructor opens file 10 ofstream fout( \11
12 if ( ! fout ) { // overloaded ! operator
13 cerr << \14 exit( 1 ); // prototype in stdlib.h 15 } 16
17 cout << \18 << \19
20 int account; 21 char name[ 30 ]; 22 float balance; 23
24 while (cin >> account >> name >> balance ) {
25 fout<< account << ' ' << name<< ' ' << balance << '\\n'; 26 27 cout << \28 } 29
30 return 0; // ofstream destructor closes file 31 }
输出结果：
Enter the account, name, and balance. Enter end-of-file to end input. ? 100 Jones 24.98 ? 200 Doe 345.67 ? 300 White 0 ? 400 Stone -42.16 ? 500 Rich 224.62
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? ^z
图 4.4 建立文件
现在我们来研究这个程序。前面曾介绍过，文件通过建立ifstream、ofstream或fstream流类的对象而打开。图4.4中，要打开文件以便输出，因此生成ofstream对象。向对象构造函数传入两个参数——文件名和文件打开方式。对于ostream对象，文件打开方式可以是ios::out(将数据输出到文件)或ios::app(将数据添加到文件末尾，而不修改文件中现有的数据)。现有文件用ios::out打开时会截尾，即文件中的所有数据均删除。如果指定文件还不存在，则用该文件名生成这个文件。下列声明(第10行)：
ofstream fout (“clients.dat”);
生成ofstream对象fout，与打开输出的文件clients.dat相关联。参数\和ios::out传入ofstream构造函数，该函数打开文件，从而建立与文件的通信线路。默认情况下，打开ofstream对象以便输出，因此下列语句：
ofstream fout (”clients.dat”);
也可以打开clients.dat进行输出。图14.5列出了文件打开方式。
也可以生成ofstream对象而不打开特定文件，可以在后面再将文件与对象相连接。例如，下列声明：
ofstream fout；
生成以ofstram对象fout。ofstream成员函数open打开文件并将其与现有ofstream对象相连接，如下所示：
fout open(“clients.dat”)；
------------------------------------------------------------------------------------------ 文件打开方式 说明
------------------------------------------------------------------------------------------ ios::app 将所有输出写入文件末尾
ios::ate 打开文件以便输出，井移到文件末尾(通常用于添加数据)数据可以写入
文件中的任何地方 ios::in 打开文件以便输入 ios::out 打开文件以便输出
ios::trunc 删除文件现有内容(是ios::out的默认操作) ios::nocreate 如果文件不存在，则文件打开失败 ios::noreplace 如果文件存在，则文件打开失败
------------------------------------------------------------------------------------------
图4. 5 文件打开方式
生成ofstream对象并准备打开时，程序测试打开操作是否成功。下列if结构中的操作(第12行到第15行)：
if ( ! fout ) {
cerr << \ exit(1); }
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用重载的ios运算符成员函数operator!确定打开操作是否成功。如果open操作的流将failbit或badbit设置，则这个条件返回非0值(true)。可能的错误是试图打开读取不存在的文件、试图打开读取没有权限的文件或试图打开文件以便写人而磁盘空间不足。
如果条件表示打开操作不成功．则输出错误消息“File could not be opened\，并调用函数exit结束程序，exit的参数返回到调用该程序的环境中，参数0表示程序正常终止．任何其他值表示程序因某个错误而终止。exit返回的值让调用环境(通常是操作系统)对错误做出相应的响应。
另一个重载的ios运算符成员函数operator void*将流变成指针，使其测试为0(空指针)或非0(任何其他指针值)。如果failbit或badbit(见第11章)对流进行设置，则返回0(false)。下列while首部的条件自动调用operator void*成员函数：
while (cin >> account >> name >> balance ) 只要cin的failbit和badbit都没有设置，则条件保持true。输入文件结束符设置cin的failbit。operator void*函数可以测试输入对象的文件结束符，而不必对输入对象显式调用eof成员函数。
如果文件打开成功，则程序开始处理数据。下列语句(第17行和第18行)提示用户对每个记录输入不同域，或在数据输入完成时输入文件结束符：
cout << \ << \
图4. 6列出了不同计算机系统中文件结束符的键盘组合。 ---------------------------------------------------
计算机系统 组合键 ---------------------------------------------------
UNIX系统
图14．6各种流行的计算机系统中的文件结束组合键
下列语句(第24行)：
while (cin >> account >> name >> balance )
输入每组数据并确定是否输人了文件结束符。输入文件结束符或不合法数据时，cin的流读取运算符>>返回0(通常这个流读取运算符>>返回cin)，while结构终止。用户输入文件结束符告诉程序没有更多要处理的数据。当用户输入文件结束符组合键时，设置文件结束符。只要没有输入文件结束符，while结构就一直循环。
第25行和第26行：
fout<< account << ' ' << name<< ' ' << balance << '\\n';
用流插人运算符<<和程序开头与文件相关联的fout对象将一组数据写入文件”clients.dat\。 可以用读取文件的程序取得这些数据(见4.5节)。注意图4.4中生成的文件是文本文件，可以用任何文本编辑器读取。
输人文件结束符后，main终止，使得fout对象删除，从而调用其析构函数，关闭文件 clients.dat。程序员可以用成员函数close显式关闭ofstream对象，如下所示： fout.close();
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4.4 读取文件中的数据
为了在需要的时候能够检索要处理的数据，数据要存储在文件中。上一节演示丁怎样建立一个顺序访问的文件。这一节要讨论按顺序读取文件中的数据。
图4.7中的程序读取文件\图4.4中的程序建立)中的记录，并打印出了记录的内容。通过建立ifstream类对象打开文件以便输入。向对象传入的两个参数是文件名和文件打开方式。下列声明：
ifstream fin ( \
生成ifstream对象fin，并将其与打开以便输入的文件clients.dat相关联。括号中的参数传入ifstream构造函数，打开文件并建立与文件的通信线路。
打开ifstream类对象默认为进行输入，因此下列语句： ifstream fin ( \
可以打开clients.dat以便输入。和ofstream对象一样，ifstream对象也可以生成而不打开特定文件，然后再将对象与文件相连接。
程序用fin条件确定文件是否打开成功，然后再从文件中读取数据。下列语句： while (fin >> account >> name >> balance )
从文件中读取一组值(即记录)。第一次执行完该条语句后，account的值为100，name的值为\，balance的值为24.98。每次执行程序中的该条语句时，函数都读取文件中的另一条记录，并把新的值赋给account、name和balance。记录用函数outputLine显示，该函数用参数化流操纵算子将数据格式化之后再显示。到达文件末尾时，while结构中的输入序列返回0(通常返回fin流)，ifstream析构函数将文件关闭，程序终止。
1 // Fig. 4.7: fig14_O7.cpp
2 // Reading and printing a sequential file 3 #include
8 void outputLine( int, const char *, double ); 9
10 int main()
11 {
12 // ifstream constructor opens the file 13 ifstream fin ( \14
15 if { ! fin ) {
16 cerr << \17 exit( 1 ); 18 } 19
20 int account;
21 char name[ 30 ] ;
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信息学奥赛培训教程C++版
