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C++用read()和write()讀寫二進(jìn)制文件的超詳細(xì)教程

更新時(shí)間：2022年06月07日 10:32:45 作者：睿科知識云

二進(jìn)制的文件肉眼我們是讀不懂的,如果通過二進(jìn)制的讀寫操作就可以讀懂,下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于C++用read()和write()讀寫二進(jìn)制文件的相關(guān)資料,文中通過實(shí)例代碼介紹的非常詳細(xì),需要的朋友可以參考下

前言

通過前一節(jié)的學(xué)習(xí)，讀者了解了以文本形式讀寫文件和以二進(jìn)制形式讀寫文件的區(qū)別，并掌握了用重載的 >> 和 << 運(yùn)算符實(shí)現(xiàn)以文本形式讀寫文件。在此基礎(chǔ)上，本節(jié)繼續(xù)講解如何以二進(jìn)制形式讀寫文件。

不過介紹具體的實(shí)現(xiàn)方法前，先給讀者介紹一下相比以文本形式讀寫文件，以二進(jìn)制形式讀寫文件有哪些好處？

舉個(gè)例子，現(xiàn)在要做一個(gè)學(xué)籍管理程序，其中一個(gè)重要的工作就是記錄學(xué)生的學(xué)號、姓名、年齡等信息。這意味著，我們需要用一個(gè)類來表示學(xué)生，如下所示：

class CStudent
{
    char szName[20];  //假設(shè)學(xué)生姓名不超過19個(gè)字符，以 '\0' 結(jié)尾
    char szId[l0];  //假設(shè)學(xué)號為9位，以 '\0' 結(jié)尾
    int age;  //年齡
};

前面章節(jié)中，我們學(xué)會了如何以文本形式讀寫文件，如果使用此方式存儲學(xué)生的信息，則最終的文件中存儲的學(xué)生信息可能是這個(gè)樣子：

Micheal Jackson 110923412 17
Tom Hanks 110923413 18

…

要知道，這種存儲學(xué)生信息的方式不但浪費(fèi)空間，而且后期不利于查找指定學(xué)生的信息（查找效率低下），因?yàn)槊總€(gè)學(xué)生的信息所占用的字節(jié)數(shù)不同。

這種情況下，以二進(jìn)制形式將學(xué)生信息存儲到文件中，是非常不錯(cuò)的選擇，因?yàn)橐源诵问酱鎯W(xué)生信息，可以直接把 CStudent 對象寫入文件中，這意味著每個(gè)學(xué)生的信息都只占用 sizeof(CStudent) 個(gè)字節(jié)。

值得一提的是，要實(shí)現(xiàn)以二進(jìn)制形式讀寫文件，<< 和 >> 將不再適用，需要使用 C++ 標(biāo)準(zhǔn)庫專門提供的 read() 和 write() 成員方法。其中，read() 方法用于以二進(jìn)制形式從文件中讀取數(shù)據(jù)；write() 方法用于以二進(jìn)制形式將數(shù)據(jù)寫入文件。

C++ ostream::write()方法寫文件

ofstream 和 fstream 的 write() 成員方法實(shí)際上繼承自 ostream 類，其功能是將內(nèi)存中 buffer 指向的 count 個(gè)字節(jié)的內(nèi)容寫入文件，基本格式如下：

ostream & write(char* buffer, int count);

其中，buffer 用于指定要寫入文件的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的起始位置；count 用于指定寫入字節(jié)的個(gè)數(shù)。

也就是說，該方法可以被 ostream 類的 cout 對象調(diào)用，常用于向屏幕上輸出字符串。同時(shí)，它還可以被 ofstream 或者 fstream 對象調(diào)用，用于將指定個(gè)數(shù)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)寫入文件。

同時(shí)，該方法會返回一個(gè)作用于該函數(shù)的引用形式的對象。舉個(gè)例子，obj.write() 方法的返回值就是對 obj 對象的引用。

需要注意的一點(diǎn)是，write() 成員方法向文件中寫入若干字節(jié)，可是調(diào)用 write() 函數(shù)時(shí)并沒有指定這些字節(jié)寫入文件中的具體位置。事實(shí)上，write() 方法會從文件寫指針指向的位置將二進(jìn)制數(shù)據(jù)寫入。所謂文件寫指針，是是 ofstream 或 fstream 對象內(nèi)部維護(hù)的一個(gè)變量，文件剛打開時(shí)，文件寫指針指向的是文件的開頭（如果以 ios::app 方式打開，則指向文件末尾），用 write() 方法寫入 n 個(gè)字節(jié)，寫指針指向的位置就向后移動(dòng) n 個(gè)字節(jié)。

下面的程序演示了如何將學(xué)生信息以二進(jìn)制形式寫入文件：

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
class CStudent
{
public:
    char szName[20];
    int age;
};
int main()
{
    CStudent s;
    ofstream outFile("students.dat", ios::out | ios::binary);
    while (cin >> s.szName >> s.age)
        outFile.write((char*)&s, sizeof(s));
    outFile.close();
    return 0;
}

輸入：

Tom 60↙
Jack 80↙
Jane 40↙
^Z↙

其中，↙表示輸出換行符，^Z 表示輸入Ctrl+Z組合鍵結(jié)束輸入。

執(zhí)行程序后，會自動(dòng)生成一個(gè) students.dat 文件，其內(nèi)部存有 72 字節(jié)的數(shù)據(jù)，如果用“記事本”打開此文件，可能看到如下亂碼：

Tom 燙燙燙燙燙燙燙燙< Jack 燙燙燙燙燙燙燙蘌 Jane 燙燙燙燙燙燙燙?

值得一提的是，程序中第 13 行指定文件的打開模式為 ios::out | ios::binary，即以二進(jìn)制寫模式打開。在 Windows平臺中，以二進(jìn)制模式打開文件是非常有必要的，否則可能出錯(cuò)。

另外，第 15 行將 s 對象寫入文件。s 的地址就是要寫入文件的內(nèi)存緩沖區(qū)的地址，但是 &s 不是 char * 類型，因此要進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換；第 16 行，文件使用完畢一定要關(guān)閉，否則程序結(jié)束后文件的內(nèi)容可能不完整。

C++ istream::read()方法讀文件

ifstream 和 fstream 的 read() 方法實(shí)際上繼承自 istream 類，其功能正好和 write() 方法相反，即從文件中讀取 count 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。該方法的語法格式如下：

istream & read(char* buffer, int count);

其中，buffer 用于指定讀取字節(jié)的起始位置，count 指定讀取字節(jié)的個(gè)數(shù)。同樣，該方法也會返回一個(gè)調(diào)用該方法的對象的引用。

和 write() 方法類似，read() 方法從文件讀指針指向的位置開始讀取若干字節(jié)。所謂文件讀指針，可以理解為是 ifstream 或 fstream 對象內(nèi)部維護(hù)的一個(gè)變量。文件剛打開時(shí)，文件讀指針指向文件的開頭（如果以 ios::app 方式打開，則指向文件末尾），用 read() 方法讀取 n 個(gè)字節(jié)，讀指針指向的位置就向后移動(dòng) n 個(gè)字節(jié)。因此，打開一個(gè)文件后連續(xù)調(diào)用 read() 方法，就能將整個(gè)文件的內(nèi)容讀取出來。

通過執(zhí)行 write() 方法的示例程序，我們將 3 個(gè)學(xué)生的信息存儲到了 students.dat 文件中，下面程序演示了如何使用 read() 方法將它們讀取出來：

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
class CStudent
{
public:
    char szName[20];
    int age;
};
int main()
{
    CStudent s;       
    ifstream inFile("students.dat",ios::in|ios::binary); //二進(jìn)制讀方式打開
    if(!inFile) {
        cout << "error" <<endl;
        return 0;
    }
    while(inFile.read((char *)&s, sizeof(s))) { //一直讀到文件結(jié)束
        cout << s.szName << " " << s.age << endl;   
    }
    inFile.close();
    return 0;
}

程序的輸出結(jié)果是：

Tom 60
Jack 80
Jane 40

注意，程序中第 18 行直接將 read() 方法作為 while 循環(huán)的判斷條件，這意味著，read() 方法會一直讀取到文件的末尾，將所有字節(jié)全部讀取完畢，while 循環(huán)才會終止。

另外，在使用 read() 方法的同時(shí)，如果想知道一共成功讀取了多少個(gè)字節(jié)（讀到文件尾時(shí)，未必能讀取 count 個(gè)字節(jié)），可以在 read() 方法執(zhí)行后立即調(diào)用文件流對象的 gcount() 成員方法，其返回值就是最近一次 read() 方法成功讀取的字節(jié)數(shù)。感興趣的讀者可自行嘗試，這里不再做具體演示。