Работа с файлами в С++

Большинство компьютерных программ работают с файлами, и поэтому возникает необходимость создавать, удалять, записывать читать, открывать файлы. Что же такое файл? Файл – именованный набор  байтов, который может быть сохранен на некотором накопителе. Ну, теперь ясно, что под файлом понимается некоторая последовательность байтов, которая имеет своё, уникальное имя, например файл.txt. В одной директории  не могут находиться файлы с одинаковыми именами. Под именем файла понимается не только его название, но и расширение, например: file.txt  и file.dat - разные файлы, хоть и имеют одинаковые названия. Существует такое понятие, как полное имя файлов – это полный адрес к директории файла с указанием имени файла, например: D:\docs\file.txt. Важно понимать эти базовые понятия, иначе сложно будет работать с файлами.

Для работы с файлами необходимо подключить заголовочный файл <fstream>. В <fstream> определены несколько классов и подключены заголовочные файлы <ifstream> - файловый ввод и  <ofstream>  - файловый вывод.

Файловый ввод/вывод аналогичен стандартному вводу/выводу, единственное отличие – это то, что ввод/вывод выполнятся не на экран, а в файл. Если ввод/вывод на стандартные устройства выполняется с помощью объектов cin и cout, то для организации файлового ввода/вывода достаточно создать собственные объекты, которые можно использовать аналогично операторам cin и cout.

Например, необходимо создать текстовый файл и записать в него строку Работа с файлами в С++. Для этого необходимо проделать следующие шаги:

1. создать объект класса ofstream;
2. cвязать объект класса с файлом, в который будет производиться запись;
3. записать строку в файл;
4. закрыть файл.

Почему необходимо создавать объект класса ofstream, а не класса ifstream? Потому, что нужно сделать запись в файл, а если бы нужно было считать данные из файла, то создавался бы объект класса ifstream.

1 2	// создаём объект для записи в файл ofstream /*имя объекта*/; // объект класса ofstream

Назовём объект – fout, Вот что получится:

1	ofstream fout;

Для чего нам объект? Объект необходим, чтобы можно было выполнять запись в файл. Уже объект создан, но не связан с файлом, в который нужно записать строку.

1	fout.open("cppstudio.txt"); // связываем объект с файлом

Через операцию точка получаем доступ к методу класса open(), в круглых скобочках которого указываем имя файла. Указанный файл будет создан в текущей директории с программой. Если файл с таким именем существует, то существующий файл будет заменен новым. Итак, файл открыт, осталось записать в него нужную строку. Делается это так:

1	fout << "Работа с файлами в С++"; // запись строки в файл

Используя операцию передачи в поток совместно с объектом fout строка Работа с файлами в С++ записывается в файл. Так как больше нет необходимости изменять содержимое файла, его нужно закрыть, то есть отделить объект от файла.

1	fout.close(); // закрываем файл

Итог – создан файл со строкой Работа с файлами в С++.

Шаги 1 и 2 можно объединить, то есть в одной строке создать объект и связать его с файлом. Делается это так:

1	ofstream fout("cppstudio.txt"); // создаём объект класса ofstream и связываем его с файлом cppstudio.txt

Объединим весь код и получим следующую программу.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

// file.cpp: определяет точку входа для консольного приложения. #include "stdafx.h" #include <fstream> using namespace std; int main(int argc, char* argv[]) {     ofstream fout("cppstudio.txt"); // создаём объект класса ofstream для записи и связываем его с файлом cppstudio.txt     fout << "Работа с файлами в С++"; // запись строки в файл     fout.close(); // закрываем файл     system("pause");     return 0; }

Осталось проверить правильность работы программы, а для этого открываем файл cppstudio.txt и смотрим его содержимое, должно быть - Работа с файлами в С++.

Для того чтобы прочитать файл понадобится выполнить те же шаги, что и при записи в файл с небольшими изменениями:

1. создать объект класса ifstream и связать его с файлом, в который будет производиться запись;
2. прочитать файл;
3. закрыть файл.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

// file_read.cpp: определяет точку входа для консольного приложения. #include "stdafx.h" #include <fstream> #include <iostream> using namespace std; int main(int argc, char* argv[]) {     setlocale(LC_ALL, "rus"); // корректное отображение Кириллицы     char buff[50]; // буфер промежуточного хранения считываемого из файла текста     ifstream fin("cppstudio.txt"); // открыли файл для чтения     fin >> buff; // считали первое слово из файла     cout << buff << endl; // напечатали это слово     fin.getline(buff, 50); // считали строку из файла     fin.close(); // закрываем файл     cout << buff << endl; // напечатали эту строку     system("pause");     return 0; }

В программе показаны два способа чтения из файла, первый – используя операцию передачи в поток, второй – используя функцию getline(). В первом случае считывается только первое слово, а во втором случае считывается строка, длинной 50 символов. Но так как в файле осталось меньше 50 символов, то считываются символы включительно до последнего. Обратите внимание на то, что считывание во второй раз (строка 17) продолжилось, после первого слова, а не с начала, так как первое слово было прочитано в строке 14. Результат работы программы показан на рисунке 1.

CppStudio.com

Работа
 с файлами в С++
Для продолжения нажмите любую клавишу . . .

Рисунок 1 — Работа с файлами в С++

Программа сработала правильно, но не всегда так бывает, даже в том случае, если с кодом всё впорядке. Например, в программу передано имя несуществующего файла или в имени допущена ошибка. Что тогда? В этом случае ничего не произойдёт вообще. Файл не будет найден, а значит и прочитать его не возможно. Поэтому компилятор проигнорирует строки, где выполняется работа с файлом. В результате корректно завершится работа программы, но ничего, на экране показано не будет. Казалось бы это вполне нормальная реакции на такую ситуацию. Но простому пользователю не будет понятно, в чём дело и почему на экране не появилась строка из файла. Так вот, чтобы всё было предельно понятно в С++ предусмотрена такая функция - is_open(), которая возвращает целые значения: 1 — если файл был успешно открыт, 0 — если файл открыт не был. Доработаем программу с открытием файла, таким образом, что если файл не открыт выводилось соответствующее сообщение.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

// file_read.cpp: определяет точку входа для консольного приложения. #include "stdafx.h" #include <fstream> #include <iostream> using namespace std; int main(int argc, char* argv[]) {     setlocale(LC_ALL, "rus"); // корректное отображение Кириллицы     char buff[50]; // буфер промежуточного хранения считываемого из файла текста     ifstream fin("cppstudio.doc"); // (ВВЕЛИ НЕ КОРРЕКТНОЕ ИМЯ ФАЙЛА)     if (!fin.is_open()) // если файл не открыт         cout << "Файл не может быть открыт!\n"; // сообщить об этом     else     {     fin >> buff; // считали первое слово из файла     cout << buff << endl; // напечатали это слово     fin.getline(buff, 50); // считали строку из файла     fin.close(); // закрываем файл     cout << buff << endl; // напечатали эту строку     }     system("pause");     return 0; }

Результат работы программы показан на рисунке 2.

CppStudio.com

Файл не может быть открыт!
Для продолжения нажмите любую клавишу . . .

Рисунок 2 — Работа с файлами в С++

Как видно из рисунка 2 программа сообщила о невозможности открыть файл. Поэтому, если программа работает с файлами, рекомендуется использовать эту функцию, is_open(), даже, если уверены, что файл существует.

Режимы открытия файлов

Режимы открытия файлов устанавливают характер использования файлов. Для установки режима в классе ios_base предусмотрены константы, которые определяют режим открытия файлов (см. Таблица 1).

Таблица 1 — режимы открытия файлов

Константа	Описание
ios_base::in	открыть файл для чтения
ios_base::out	открыть файл для записи
ios_base::ate	при открытии переместить указатель в конец файла
ios_base::app	открыть файл для записи в конец файла
ios_base::trunc	удалить содержимое файла, если он существует
ios_base::binary	открытие файла в двоичном режиме

Режимы открытия файлов можно устанавливать непосредственно при создании объекта или при вызове функции open().

1 2	ofstream fout("cppstudio.txt", ios_base::app); // открываем файл для добавления информации к концу файла fout.open("cppstudio.txt", ios_base::app); // открываем файл для добавления информации к концу файла

Режимы открытия файлов можно комбинировать с помощью поразрядной логической операции или |, например: ios_base::out | ios_base::trunc - открытие файла для записи, предварительно очистив его.

Объекты класса ofstream, при связке с файлами по умолчанию содержат режимы открытия файлов  ios_base::out | ios_base::trunc. То есть файл будет создан, если не существует. Если же файл существует, то его содержимое будет удалено, а сам файл будет готов к записи. Объекты класса ifstream связываясь с файлом, имеют по умолчанию режим открытия файла   ios_base::in  - файл открыт только для чтения. Режим открытия файла ещё называют — флаг, для удобочитаемости в дальнейшем будем использовать именно этот термин. В таблице 1 перечислены далеко не все флаги, но для начала этих должно хватить.

Обратите внимание на то, что флаги ate и app по описанию очень похожи, они оба перемещают указатель в конец файла, но флаг app позволяет производить запись, только в конец файла, а флаг ate просто переставляет флаг в конец файла и не ограничивает места записи.

Разработаем программу, которая, используя операцию sizeof(), будет вычислять характеристики основных типов данных в С++ и записывать их в файл. Характеристики:

1. число байт, отводимое под тип данных
2. максимальное значение, которое может хранить определённый тип данных.

Запись в файл должна выполняться в таком формате:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

/*  data type      byte          max value  bool               =  1         255.00 char               =  1         255.00 short int          =  2         32767.00 unsigned short int =  2         65535.00 int                =  4         2147483647.00 unsigned int       =  4         4294967295.00 long int           =  4         2147483647.00 unsigned long int  =  4         4294967295.00 float              =  4         2147483647.00 long float         =  8         9223372036854775800.00 double             =  8         9223372036854775800.00  */

Такая программа уже разрабатывалась ранее в разделе Типы данных С++ , но там вся информация о типах данных выводилась на стандартное устройство вывода, а нам необходимо программу переделать так, чтобы информация записывалась в файл. Для этого необходимо открыть файл в режиме записи, с предварительным усечением текущей информации файла (строка 14). Как только файл создан и успешно открыт (строки 16 — 20), вместо оператора cout, в строке 22 используем объект fout. таким образом, вместо экрана информация о типах данных запишется в файл.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

// write_file.cpp: определяет точку входа для консольного приложения. #include "stdafx.h" #include <iostream> #include <fstream> // работа с файлами #include <iomanip> // манипуляторы ввода/вывода using namespace std; int main(int argc, char* argv[]) {     setlocale(LC_ALL, "rus");     // связываем объект с файлом, при этом файл открываем в режиме записи, предварительно удаляя все данные из него     ofstream fout("data_types.txt", ios_base::out | ios_base::trunc);     if (!fout.is_open()) // если файл небыл открыт     {      cout << "Файл не может быть открыт или создан\n"; // напечатать соответствующее сообщение      return 1; // выполнить выход из программы     }         fout << "     data type      "   << "byte"                      << "      "    << "    max value  " << endl // заголовки столбцов              << "bool               =  " << sizeof(bool)                << "         " << fixed << setprecision(2) /*вычисляем максимальное значение для типа данных bool*/                           << (pow(2,sizeof(bool) * 8.0) - 1)               << endl          << "char               =  " << sizeof(char)                << "         " << fixed << setprecision(2) /*вычисляем максимальное значение для типа данных char*/                           << (pow(2,sizeof(char) * 8.0) - 1)               << endl          << "short int          =  " << sizeof(short int)           << "         " << fixed << setprecision(2) /*вычисляем максимальное значение для типа данных short int*/                      << (pow(2,sizeof(short int) * 8.0 - 1) - 1)      << endl              << "unsigned short int =  " << sizeof(unsigned short int)  << "         " << fixed << setprecision(2) /*вычисляем максимальное значение для типа данных unsigned short int*/             << (pow(2,sizeof(unsigned short int) * 8.0) - 1) << endl              << "int                =  " << sizeof(int)                 << "         " << fixed << setprecision(2) /*вычисляем максимальное значение для типа данных int*/                            << (pow(2,sizeof(int) * 8.0 - 1) - 1)            << endl              << "unsigned int       =  " << sizeof(unsigned int)        << "         " << fixed << setprecision(2) /*вычисляем максимальное значение для типа данных unsigned int*/                   << (pow(2,sizeof(unsigned int) * 8.0) - 1)       << endl              << "long int           =  " << sizeof(long int)            << "         " << fixed << setprecision(2) /*вычисляем максимальное значение для типа данных long int*/                       << (pow(2,sizeof(long int) * 8.0 - 1) - 1)       << endl              << "unsigned long int  =  " << sizeof(unsigned long int)   << "         " << fixed << setprecision(2) /*вычисляем максимальное значение для типа данных undigned long int*/              << (pow(2,sizeof(unsigned long int) * 8.0) - 1)  << endl              << "float              =  " << sizeof(float)               << "         " << fixed << setprecision(2) /*вычисляем максимальное значение для типа данных float*/                          << (pow(2,sizeof(float) * 8.0 - 1) - 1)          << endl              << "long float         =  " << sizeof(long float)          << "         " << fixed << setprecision(2) /*вычисляем максимальное значение для типа данных long float*/                     << (pow(2,sizeof(long float) * 8.0 - 1) - 1)     << endl              << "double             =  " << sizeof(double)              << "         " << fixed << setprecision(2) /*вычисляем максимальное значение для типа данных double*/                         << (pow(2,sizeof(double) * 8.0 - 1) - 1)         << endl;         fout.close(); // программа больше не использует файл, поэтому его нужно закрыть     cout << "Данные успешно записаны в файл data_types.txt\n";     system("pause");     return 0; }

Нельзя не заметить, что изменения в программе минимальны, а всё благодаря тому, что стандартный ввод/вывод и файловый ввод/вывод используются абсолютно аналогично. В конце программы, в строке 45 мы явно закрыли файл, хотя это и не обязательно, но считается хорошим тоном программирования. Стоит отметить, что все функции и манипуляторы используемые для форматирования стандартного ввода/вывода актуальны и для файлового ввода/вывода. Поэтому не возникло никаких ошибок, когда оператор cout был заменён объектом fout.