C++文件操作、流处理、异常处理全解析

### C++ 文件操作、流处理、异常处理全解析 #### 1. 文件偏移方向与文件大小计算 在 C++ 中，文件流的偏移方向有三种，它们分别是 `ios::beg`、`ios::cur` 和 `ios::end`，其具体描述如下表所示： | 方向 | 描述 | | ---- | ---- | | `ios::beg` | 偏移量从流的开头开始指定 | | `ios::cur` | 偏移量从指针的当前位置向前指定 | | `ios::end` | 偏移量从流的末尾开始指定 | 下面是一个使用这些偏移方向来确定文件大小的示例代码： ```cpp #include <iostream> #include <fstream> using namespace std; int main(void) { int n1, n2; ifstream dragons("dragons.txt", ios::in|ios::binary); n1 = dragons.tellg(); dragons.seekg (0, ios::end); n2 = dragons.tellg(); cout << "The size of dragons.txt is " << n2 - n1 << "\n"; return 0; } ``` 该程序的输出结果为： ``` The size of dragons.txt is 58 ``` #### 2. 二进制流的读写操作 文件流引入了两个专门用于顺序输入和输出数据的新方法：`ostream::write()` 和 `istream::read()`。它们的原型如下： ```cpp write (char * buffer, streamsize size ); read( char * buffer, streamsize size ); ``` - `write()` 方法会将 `size` 指定的字节数放在 `put` 指针之后，从而将它们写入文件。 - `read()` 方法会从 `get` 指针处获取 `size` 指定的字节数，并将这些字节放在 `buffer` 指针参数之后。 以下是一个使用这两个方法将 `dragons.txt` 文件复制到 `dragons2.txt` 文件的示例程序： ```cpp #include <iostream> #include <fstream> using namespace std; int main(void) { char buffer; int index = 0; // 文件名称 const char filename1[] = "dragons.txt"; const char filename2[] = "dragons2.txt"; // 打开文件 fstream file1(filename1, ios::in); fstream file2(filename2, ios::out); // 指向文件开头 file1.seekg(0, ios::beg); file2.seekp(0, ios::beg); // 读取第一个字符 file1.read(&buffer, 1); // 写入剩余字符 while(file1.good() && file2.good()) { file2.write(&buffer, 1); index++; file1.seekp(index); file2.seekg(index); file1.read(&buffer, 1); } // 关闭文件 file1.close(); file2.close(); return 0; } ``` 当你打开 `dragons2.txt` 文件时，它应该与 `dragons.txt` 文件内容相同。 #### 3. 常用操纵符的使用 操纵符用于操纵流中的数据。例如，你可以使用一些操纵符将所有小写字母字符转换为大写字母，或者调整数字的显示方式。大多数操纵符都包含在 `<ios>` 头文件中。以下是一些常见操纵符及其功能的列表： | 标志 | 功能 | | ---- | ---- | | `dec()` | 以十进制数系统显示 | | `hex()` | 以十六进制数系统显示 | | `oct()` | 以八进制数系统显示 | | `fixed()` | 插入浮点值 | | `scientific()` | 以科学计数法插入浮点值 | | `internal()` | 根据需要插入内部空格以填充字段宽度 | | `left()` | 通过在右侧填充空格来左对齐字符 | | `right()` | 通过在左侧填充空格来右对齐字符 | | `boolalpha()` | 以符号形式表示 `true` 和 `false` | | `noboolalpha()` | 取消 `boolalpha()` 的效果 | | `showbase()` | 显示八进制和十六进制数的基数前缀（分别为 `0` 和 `0x`） | | `noshowbase()` | 取消 `showbase()` 的效果 | | `showpoint()` | 即使没有小数部分也显示小数点 | | `noshowpoint()` | 取消 `showpoint()` 的效果 | | `showpos()` | 在非负数前插入正号（`+`） | | `noshowpos()` | 取消 `showpos()` 的效果 | | `skipws()` | 跳过空格 | | `noskipws()` | 取消 `skipws()` 的效果 | | `unitbuf()` | 每次插入后刷新输出 | | `nounitbuf()` | 取消 `unitbuf()` 的效果 | | `uppercase()` | 将小写字母字符转换为大写字母 | | `nouppercase()` | 取消 `uppercase()` 的效果 | 你可以使用 `ios::setf()` 方法并将标志作为参数，在任何流上使用这些操纵符。以下是一个在 `cout` 对象上使用这些操纵符的示例程序： ```cpp #include <iostream> #include <ios> using namespace std; int main(void) { cout << "Default True, False \n" << true << " " << false << "\n"; cout.setf(ios::boolalpha); cout << "\nwith ios::boolalpha:\n" << true << " " << false << "\n"; cout << "\n140 in hex\n"; cout.setf(ios::hex, ios::basefield); cout.setf(ios::showbase); cout << 140 << "\n"; float f[2] = {1.0f, 775.374f}; cout << "\nDefault numeric formula\n" << f[0] << "\n" << f[1] << "\n"; cout.setf(ios::showpos); cout << "\nand with showpos\n" << f[0] << "\n" << f[1] << "\n"; // 指示 cout 始终使用 6 位精度 cout.setf(ios::fixed); cout << "\nand with a precision of 6\n" << f[0] << "\n" << f[1] << "\n"; return 0; } ``` #### 4. 位字段的使用 在 C++ 中，标准数据类型是内置的，但为了存储多个较小的值，通常将标准数据类型划分为几个位字段会更高效。这些位的子部分称为位字段。例如，你可以将一个无符号字符划分为位字段。一个无符号字符由 8 位组成，这意味着所有位字段的总和必须包含 8 位。 你可以通过在声明后放置冒号并指定位字段中的位数来声明位字段。位字段必须在结构内部声明，示例如下： ```cpp struct shortBits { short member1 : 2; short member2 : 7; short member3 : 7; }; ``` - `member1` 只能存储三个值：1 + 2。 - `member2` 和 `member3` 可以存储 127 个值：1 + 2 + 4 + 8 + 16 + 32 + 64。 #### 5. 位运算与加密程序 `<<`（左移）和 `>>`（右移）是位运算符。当进行位运算时，你会将数据类型的位向左或向右移动。例如，如果你想将一个字符向左移动 2 位，该字符的所有位都会向左移动 2 位，最左边的 2 位会被截断，最右边会添加 2 个 0。 位运算的规则如下： - 左移一位相当于乘以 2。 - 右移一位相当于除以 2 并截断余数。 下面是一个加密程序的示例，该程序将每个字节的前四位和后四位交换： ```cpp #include <iostream> #include <fstream> using namespace std; class Encryption { fstream file1; // 源文件 fstream file2; // 目标文件 public: Encryption::Encryption(char* filename1, char* filename2) { file1.open(filename1, ios::in | ios::out | ios::binary); file2.open(filename2, ios::o ```