【C++面向对象——输入输出流】处理二进制文件（头歌实践教学平台习题）【合集】

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任务描述

相关知识

一、流类库中常用的类及其成员函数

二、标准输入输出及格式控制

三、文件的应用方法（二进制文件、文本文件）

编程要求

实验步骤

通关代码

测试结果

任务描述

本关任务：

用二进制方式打开指定的一个文件，在每一行前加行号，并且将结果输出到控制台上。

例如：

一个二进制文件的内容如下：

Hello

World

From

China

最后打印到控制台的结果是：

1: Hello

2: World

3: From

4: China

参考实验指导书第十一章的实验任务2

相关知识

为了完成本关任务，你需要掌握：

1. 流类库中常用的类及其成员函数
2. 学习标准输入输出及格式控制
3. 学习对文件的应用方法（二进制文件、文本文件）

一、流类库中常用的类及其成员函数

• 流的基本概念：在 C++ 中，流是一种抽象的概念，表示数据的流动。输入流用于从外部设备（如键盘、文件等）读取数据到程序中，输出流用于将程序中的数据输出到外部设备（如显示器、文件等）。
• 常用的流类

1. iostream 类：包含istream（输入流）和ostream（输出流）两个类，主要用于标准输入输出操作。例如，cin是istream类的对象，用于从标准输入（键盘）读取数据；cout是ostream类的对象，用于向标准输出（显示器）输出数据。

• 成员函数示例（以cin和cout为例）

• cin常用的成员函数有>>运算符重载函数，用于读取各种基本数据类型。例如：int num; cin >> num;会从键盘读取一个整数并存储到num变量中。
• cout常用的<<运算符重载函数用于输出各种基本数据类型。例如：cout << "Hello, World!" << endl;会将字符串Hello, World!输出到显示器，并通过endl换行。

2. fstream 类：用于文件操作，包含ifstream（文件输入流，用于读文件）、ofstream（文件输出流，用于写文件）和fstream（文件输入输出流，可读写文件）。

• 打开和关闭文件

• 在使用ifstream读取文件时，首先要打开文件。例如：ifstream inFile; inFile.open("input.txt");，这里open函数用于打开名为input.txt的文件。读取完成后，可以使用inFile.close()关闭文件。
• 对于ofstream写文件，类似地，ofstream outFile; outFile.open("output.txt");打开文件用于写入，写完后使用outFile.close()关闭。

• 读写文件操作

• ifstream的>>运算符可以像cin一样读取文件中的数据，例如：int data; inFile >> data;从打开的文件inFile中读取一个整数到data变量。
• ofstream的<<运算符可以像cout一样向文件写入数据，如：outFile << "This is a line in the file." << endl;向文件写入一行文字。

3. sstream 类：用于字符串流操作，主要包括istringstream（从字符串读取数据）和ostringstream（向字符串写入数据）。

• 示例（以istringstream为例）：string str = "123 456"; istringstream iss(str); int num1, num2; iss >> num1 >> num2;，这里将字符串str中的两个整数分别提取到num1和num2变量中。

二、标准输入输出及格式控制

• 标准输入输出

• 标准输入（cin）：cin会自动跳过输入流中的空白字符（空格、制表符、换行符等），然后读取符合目标数据类型的字符序列。例如，当读取一个整数时，它会读取连续的数字字符直到遇到非数字字符为止。
• 标准输出（cout）：cout默认是按顺序输出数据，并且会根据数据类型进行适当的格式化。例如，输出整数时就是简单的数字形式，输出字符串时原样输出字符序列。

• 格式控制

• 使用iomanip头文件中的函数：这个头文件提供了一些用于控制输出格式的函数。例如，setw()函数用于设置输出宽度，setprecision()用于设置浮点数的精度，fixed用于以定点格式输出浮点数等。

• 示例：cout << setw(10) << 123 << endl;会将整数123输出在宽度为 10 的字段中，默认是右对齐。cout << fixed << setprecision(2) << 3.14159 << endl;会将浮点数3.14159以定点格式输出，并且保留两位小数，输出为3.14。

三、文件的应用方法（二进制文件、文本文件）

• 文本文件

• 特点：文本文件以字符序列的形式存储数据，每个字符对应一个字节。数据是以人类可读的形式存储的，例如文本文件中的整数123在文件中存储的就是字符1、2、3的 ASCII 码值。
• 读写操作：

• 如前面提到的，使用ifstream和ofstream配合>>和<<运算符可以方便地读写文本文件中的基本数据类型。
• 当读取一行文本时，可以使用getline()函数。例如：ifstream inFile; inFile.open("input.txt"); string line; getline(inFile, line);，这会从input.txt文件中读取一行文本存储到line变量中。

• 二进制文件

• 特点：二进制文件直接以数据在内存中的二进制形式存储，不是以人类可读的字符形式。例如，一个整数在内存中以二进制形式存储（如 4 字节的 32 位整数），写入二进制文件时就直接存储这 4 个字节的数据。
• 读写操作：

读写二进制文件时，需要使用read()和write()函数。例如，将一个结构体写入二进制文件：

struct Student {
    char name[20];
    int age;
};
Student stu = {"John", 20};
ofstream outFile("binary.bin", ios::binary);
outFile.write((char*)&stu, sizeof(Student));
outFile.close();

这里 write函数的第一个参数是要写入数据的地址（需要将结构体指针转换为 char*类型），第二个参数是要写入数据的大小（通过 sizeof获取结构体的大小）。读取二进制文件类似，使用 ifstream的 read函数，将数据读取到相应的变量或结构体中。

编程要求

编写程序，使用 int main(intargc, char* argv[]) 函数中参数传递操作的文件名，声明ofstream的对象对文件进行操作，使用 getline 成员函数读入数据，使用 cout 输出字符到文件。

实验步骤

参考实验指导书第十一章的实验步骤2

开始你的任务吧，祝你成功！

通关代码

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;
int main(int argc, char* argv[])
{
    string f_name;
    cin >> f_name;
    /********** Begin **********/
    ifstream file(f_name);
    if(!file.is_open()){
        cerr<<"无法打开文件" <<f_name<<endl;
        return 1;
    }
    string line;
    int line_number = 1;
    while(getline(file,line)){
        cout << line_number << ": " <<line<<endl;
        line_number++;
    }
    file.close();
    /********** End **********/
    return 0;
}

测试结果