【C++ 筆記】檔案處理 - part 27

很感謝你點進來這篇文章。

你好，我並不是什麼 C++、程式語言的專家，所以本文若有些錯誤麻煩請各位鞭大力一點，我極需各位的指正及指導！！本系列文章的性質主要以詼諧的口吻，一派輕鬆的態度自學程式語言，如果你喜歡，麻煩留言說聲文章讚讚吧！

至此之前，我們已經有學過 <iostream> 的標準輸入輸出流 cin, cout。

那本篇要學的就是 <fstream> 裡面的三種流，ofstream, ifstream, fstream。

基本檔案處理（File Handing）

<fstream> 定義了三種資料型態：

資料型態	敘述
ofstream	（o：Output）輸出檔案流，用於建立檔案並向檔案寫入訊息。
ifstream	（i：Input）輸入檔案流，用於從檔案中讀取訊息。
fstream	上述兩種資料型態的結合體，亦即同時具備兩種資料型態的功能。

要做到檔案處理，需引入 <iostream> 跟 <fstream>。

檔案處理的基本操作

主要分成：

開啟檔案
讀寫操作
關閉檔案

開啟檔案

語法：

1	fstream str("filename.ext", mode);

str：給這個流的名字。
filename：檔名。
mode：表示要與這個檔案互動的方式。

檔案開啟模式（mode）

Table Source：https://www.geeksforgeeks.org/cpp/file-handling-c-classes/

模式（Mode）	說明（Description）
`ios::in`	以讀取模式開啟檔案。若檔案不存在，將無法開啟。
`ios::out`	以寫入模式開啟檔案：內部的串流緩衝區支援輸出操作。
`ios::binary`	以二進位模式進行操作，而非文字模式。
`ios::ate`	輸出的起始位置會設在檔案結尾。
`ios::app`	所有輸出操作都會發生在檔案末端，並附加於現有內容之後。
`ios::trunc`	開啟檔案時會清除其原有內容（若存在）。

這些模式可透過 OR 運算子 | 同時做到兩種操作：

fstream str("file.txt", ios::in | ios::out)

ios::in 範例：

將 example.txt 與 eg.cpp 放到同目錄下。

// eg.cpp
#include <iostream>
#include <fstream>

using namespace std;

int main(){
    fstream file("example.txt", ios::in);
    if (file.is_open()){ // is_open() 回傳 bool 檢查檔案是否成功開啟
        string line;
        getline(file, line);
        cout << "example.txt 的內容是：" << line << endl;
        file.close(); // 關閉檔案
    }
    else{
        cout << "檔案可能不存在" << endl;
    }
    return 0;
}

使用 Code::Blocks 的輸出結果為：

ios::out 寫入檔案（會清空原本的內容）：

原本 example.txt 寫的是 Big Handsome Boy，透過以下程式碼後，會覆蓋掉原本的字。

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;

int main() {
    fstream file("example.txt", ios::out);
    file << "這是新資料。" << endl;
    file.close();
    return 0;
}

執行後：

ios::ate 開啟檔案後會跳到檔案尾：

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;

int main() {
    fstream file("example.txt", ios::in | ios::out | ios::ate);
    if (file.is_open()) {
        file << "附加內容（位置不強制）" << endl;
        file.close();
    }
    return 0;
}

此時檔案的寫入就會從檔案結尾開始：

ios::app 強制所有寫入附加到檔案結尾：

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;

int main() {
    fstream file("example.txt", ios::app);
    file << "這行會附加在檔案末尾。" << endl;
    file.close();
    return 0;
}

執行後：

ios::trunc 清空檔案：

ios::out 本身預設就帶有 ios::trunc，若加上 ios::app 則不會清空。

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;

int main() {
    ofstream file("example.txt", ios::out | ios::trunc);
    file << "檔案原有內容被清除。" << endl;
    file.close();
    return 0;
}

讀取檔案

透過自定義的 fstream 名稱加上 >> 運算子可讀取檔案內的內容給變數。

example.txt：

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

int main(){

    fstream file("example.txt");

    string s;
    
    file >> s;

    cout << "讀取到的是 : " << s;

    return 0;
}

Output：

這種方式就如同用 cin 一樣，一旦讀到含有空格的字串，那就只會讀到第一個字串。

用 getline(file, s) 去讀。

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

int main(){

    fstream file("example.txt");

    string s;

    getline(file, s);

    cout << "讀取到的是 : " << s;

    return 0;
}

Output：

關閉檔案

當檔案處理完畢後，很重要的一件事是：務必要關上檔案。

語法：

file.close()

為什麼呢？除了長時間開啟檔案，一直在那占用資源以外，關閉檔案也能以避免記憶體洩漏、資料遺失等問題。

檔案處理上的錯誤

為什麼要知道這些錯誤？主要是防範於未然，有時候像是忘記要讀取，那這時候可以加上一個自定義的讀取錯誤來提醒自己要加上讀取。

檔案開啟錯誤

用 is_open() 函式去判斷是否能開啟檔案。

如下範例（Source from GeeksForGeeks）：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
    fstream file("nonexistent_file.txt", ios::in);

    // Check if the file is opened
    if (!file.is_open()) {
        cerr << "Error: Unable to open file!" << endl;
        return 1;
    }

    file.close();
    return 0;
}

如果目錄下沒有 noneexistent_file.txt 文件的話，就會直接輸出這行：

1	Error: Unable to open file!

註：cerr 被稱為標準錯誤輸出，與原本的 cout 相比，他沒有緩衝就直接輸出了，如其名，主要用於輸出錯誤、警告等訊息。

讀寫失敗

if (!getline(file, s)) 判斷是否有資料讀取。

稍微改一下的範例（Source from GeeksForGeeks）：

如下程式碼中，只有給 ios::out，而沒有 ios::in，也不做任何讀取的動作，那當然就會出錯囉。

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

int main(){

    fstream file("example.txt", ios::out);

    if (!file.is_open()) {
        cerr << "Error: Unable to open file!" << endl;
        return 1;
    }

    string s;

    if (!getline(file, s)){
        cerr << "Error: Failed to read data." << endl;
    }

    file.close();

    return 0;
}

檔案結尾（EOF）錯誤

臭名昭著的 EOF，全名為 End of file，競程上時常碰到的對手。

可用 eof() 函式判斷是否有到 EOF。

範例（Source from GeeksForGeeks）：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
    ifstream file("GFG.txt");

    if (!file.is_open()) {
        cerr << "Error: Unable to open file!" << endl;
        return 1;
    }
    string line;
    while (getline(file, line))
        cout << line << endl;

    // Check for eof
    if (file.eof())
        cout << "Reached end of file." << endl;
    else
        cerr << "Error: File reading failed!" << endl;

    file.close();
    return 0;
}