面向对象程序设计（C++）课件 第6章 C++输入输出流和文件读写

大学计算机基础教学系列教材第六章C++输入输出流和文件读写2026年5月11日目录标准I/O库第6.1节标准输入输出流第6.2节文件流第6.3节CONTENTS条件状态第6.4节字符串流第6.5节本章小结第6.6节0102030405062学习目标

理解C++三类输入输出流（标准I/O、文件流、字符串流）及对应头文件。

掌握cin/cout操作、文件流“打开-读写-关闭”全流程。

掌握流状态管理函数（good()/eof()/clear()等）的使用。能运用字符串流处理字符串，编写基础I/O代码。标准I/O库013第6.1节4标准输入输出也称作控制台输入输出，定义于<iostream>头文件中，用于和标准输入输出进行交互。字符串流类定义在<sstream>头文件中，其作用是把string当作流来处理。文件流类定义在<fstream>头文件中，用于将文件当作流来进行读写。核心流类型与头文件流类别头文件包含类/对象核心功能标准控制台I/O<iostream>cin（istream实例）、cout（ostream实例）与键盘（输入）、显示器（输出）交互字符串流<sstream>istringstream、ostringstream、stringstream把string当作流读写，用于数据解析/格式化文件流<fstream>ifstream、ofstream、fstream把文件当作流读写，用于文件操作5各流类型详解标准输入输出：cin：默认与标准输入（键盘）相关联，用于读取用户输入的内容。cout：默认与标准输出（显示器）相关联，用于输出数据。字符串流：istringstream：将已有字符串作为输入流，提取数据（如从字符串拆单词）。ostringstream：将数据格式化写入字符串（如拼接带格式的文本）。stringstream：同时支持字符串读写。文件流：ifstream：仅读取文件数据；ofstream：仅向文件写入数据。fstream：同一文件可读写。6缓冲区机制输出流缓冲触发条件：缓冲区已满。遇到endl或显式调用flush()。程序结束，真正将数据写入终端或文件。输入流缓冲：预先从设备读取一块数据存缓冲区，后续读取直接取缓冲，减少底层I/O调用次数。合理利用刷新缓冲操作，能够显著提高程序性能并精确控制输出时机。标准输入输出流027第6.2节#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){intage;cout<<"请输入您的年龄：";cin>>age;#将用户输入的内容读取到变量age中cout<<"您输入的年龄是："<<age<<endl;return0;}8标准输入流cin从键盘读取数据，用>>提取，自动转换变量类型。输入时，自动忽略空格、制表符、换行符，直至输入一个完整的整数。cin会自动依据变量类型进行转换，输入类型不匹配则进入错误状态。输出结果：请输入您的年龄：22您输入的年龄是：229标准输出流coutcout需与插入操作符（<<）协同，可通过多个<<连续输出字符串、整数等不同类型数据。使用endl时，兼具“输出内容换行”和“主动刷新输出缓冲区（将数据写入显示器）”两个功能。输出流会依据数据类型自动格式化，无需手动配置格式。#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){stringname="Alice";intscore=95;cout<<"学生姓名："<<name<<endl;cout<<"考试成绩："<<score<<endl;return0;}输出结果：学生姓名：Alice考试成绩：95#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){charch1,ch2;cout<<"请输入两个字符（用空格隔开）：";cin>>ch1;10字符输入函数cin.get(char&)cin.get(char&)是cin的成员函数，非格式化输入，可读取所有字符（含空格、换行、制表符）。适用于逐字符处理输入（如读含空格文本、解析特定格式数据）。与cin>>区别：cin>>忽略空白字符，cin.get(char&)不忽略。用cin>>后需用cin.get()丢弃缓冲区换行符，避免cin.get(char&)误读。cin.get();//读取并丢弃换行符cin.get(ch2);cout<<"第一个字符是："<<ch1<<endl;cout<<"第二个字符是："<<ch2<<endl;return0;

}11字符输入函数cin.get(char&)输出结果：请输入两个字符（用空格隔开）：ab第一个字符是：a第二个字符是：b#include<iostream>#include<string>#include<vector>usingnamespacestd;intmain(){cout<<"输入3行字符串："<<endl;vector<string>words;for(inti=0;i<3;i++){stringword="";12getline()函数getline()可解决cin>>按空格分隔的问题，支持换行或自定义符号分隔。不指定分隔符时，getline()按换行读整行文本（含行内空格）。指定第三个参数（如'|'），getline()可按该字符分隔输入。适用于读含空格完整行（如姓名、地址）或解析特定分隔数据。getline(cin,word);words.push_back(word);

}cout<<"打印输入的字符串："<<endl;for(inti=0;i<3;i++){cout<<words[i]<<endl;

}cout<<"输入用|分隔的几个字符串："<<words.clear();for(inti=0;i<3;i++){stringword="";getline(cin,word,'|');//显式指定分隔符words.push_back(word);

}cout<<"打印输入的字符串："<<endl;for(inti=0;i<3;i++){cout<<words[i]<<endl;

}return0;

}13getline()函数输入3行字符串：HelloWorldC++StreamsDemoProgram打印输入的字符串：HelloWorldC++StreamsDemoProgram输入用|分隔的几个字符串：Apple|Banana|Cherry|Date打印输入的字符串：AppleBananaCherry14getline()函数输出结果：文件流0315第6.3节16文件打开文件流所有功能定义在<fstream>头文件中，含3类核心流：ifstream（读）、ofstream（写）、fstream（读写）。支持“打开文件→I/O操作→关闭文件”的完整流程。默认打开模式：ifstream用in、ofstream用out、fstream用in+out。文件模式组合可通过位或（|）操作符实现。类别用途所属类ifstream读取文件istream派生ofstream向文件写入数据ostream派生fstream既可读又可写iostream派生17文件打开打开文件时，可使用open()函数，并指定文件模式（FileMode）以对文件进行不同的操作，具体内容如下表所示。对象/函数类型主要用途是否用于文件操作ifstreamofstreamfstreamapp文件模式往文件尾部写数据√×√√ate文件模式直接定位到文件尾部√√√√binary文件模式二进制I/O操作√√√√in文件模式读文件√√×√out文件模式写文件√×√√trunc文件模式写文件前清空文件√×√√#include<iostream>#include<string>#include<fstream>usingnamespacestd;intmain(){stringword="HelloWorld";18cerr是C++标准库中预定义的标准错误输出流对象，定义于头文件<iostream>中，属于ostream类型。其作用是向标准错误设备（通常为控制台）输出错误信息或诊断信息，以提示用户程序执行过程中的异常情况。向文件appfile.txt中循环写入5次特定字符串，每次写入后换行，示例代码如下：文件打开for(inti=0;i<5;i++){ofstreamfile("appfile.txt",app);//按位组合模式可写为ios::out|ios::appif(!file){cerr<<"输出文件无法打开！"<<endl;return-1;}file<<word<<endl;file.close();//清除文件流状态file.clear();}return0;}19文件打开20文件打开程序在循环过程中多次以app模式打开文件、写入数据，随后关闭文件。每次打开文件是在上一次写入结果的基础上继续添加数据。注意：文件和文件流是两个不同的概念，当使用同一个文件流对象打开两个不同的文件时，前一个文件的文件模式不会延续到第二个文件，而是需要重新指定文件模式，或者采用默认的文件模式。程序输出如下：HelloWorldHelloWorldHelloWorldHelloWorldHelloWorld21文件关闭及时关闭文件，既能释放系统资源，又能确保数据完整写入磁盘。在C++里，可借助文件流对象的close()成员函数来关闭文件，其语法如下：文件流对象.close();一个简单示例，先向文件输出数据，再关闭输出流：ofstreamout("log.txt");out<<"程序开始执行..."<<endl;out.close();22文件操作文件操作涵盖了读取或写入操作，不同的文件流对象具备不同的操作方式：写入文件（使用ofstream或fstream）的操作借助输出操作符<<来实现。可写入的数据类型包括基本数据类型、字符串等，并且能够按格式输出。若文件已存在，out模式会清除原有内容；若希望追加内容，则需使用app模式。ofstreamoutfile("data.txt");//默认模式outoutfile<<"Name:Alice"<<endl;outfile<<"Score:95"<<endl;outfile.close();23文件操作读取文件（使用ifstream或fstream）的方式有多种，常见的有以下三种：stringname;intage;ifstreaminfile("info.txt");infile>>name>>age;infile.close();使用>>提取操作符（忽略空格与换行）：24文件操作运用getline()函数读取包含空格的整行文本：stringline;ifstreaminfile("article.txt");while(getline(infile,line)){cout<<line<<endl;}infile.close();运用get()函数逐个字符进行读取（此方式适用于更精细的粒度控制）：charch;ifstreaminfile("text.txt");while(infile.get(ch)){cout<<ch;}infile.close();25文件操作从输入文件infile.txt中读取所有单词，并将单词逐个写入outfile.txt输出文件中：#include<iostream>#include<string>#include<fstream>usingnamespacestd;intmain(){ ifstreaminfile(“infile.txt”);//创建文件流对象并打开文件 if(!infile){cerr<<"输入文件无法打开！"<<endl;return-1;}ofstreamoutfile(“outfile.txt”);//先创建输出文件流再分别打开的语法 if(!outfile){cerr<<"输出文件无法打开！"<<endl;return-1;}//输入文件内容(infile.txt)：Thequickbrownfoxjumpsoverthelazydog//输出文件内容(outfile.txt)：Thequickbrownfoxjumpsoverthelazydog26文件操作程序输出如下： stringword="";//读取输入文件中的所有单词 while(infile>>word){//并输出到输出文件中去outfile<<word<<"";} infile.close();//用完之后分别关闭两个文件 outfile.close();return0;}输出结果：27文件操作文件流的使用即打开，操作，关闭文件，“文件路径”可分为以下三种：绝对路径：从系统根目录开始，全局唯一、不依赖当前目录，可跨目录/程序使用。在不同的操作系统中，其表示方式不同：①Windows系统中以盘符开头。例如C:\Users\Admin\Documents\data.txt②Unix/Linux/Mac系统中以斜杠/开头。例如/home/user/documents/data.txt相对路径：相对于当前工作目录，依赖程序运行目录，不从根目录开始，例如：①./data.txt表示当前目录下的data.txt文件；②../input/file.txt表示当前目录的上一级目录中的input/file.txt文件。默认路径：仅写文件名，默认读取当前目录文件，程序运行前需在源文件目录建好输入输出文件。28文件操作对文件file1.txt是否存在且可被程序访问进行验证，以下是示例代码：#include<iostream>#include<string>#include<fstream>usingnamespacestd;intmain(){fstreaminfile("file1.txt");if(!infile){cerr<<"输入文件无法打开！"<<endl;return-1;}infile.close();return0;}未关闭前一个文件就打开下一个

（如file2.txt）会报错。因可能引发冲突，操作系统通过文件句柄和锁（共享/独占）管理访问。仅用close关闭文件未必能顺利操作下一个文件：close不重置流状态，需配合clear()函数。29文件操作

从两个文本文件（file1.txt和file2.txt）中读取所有单词，合并存储后输出到屏幕。以下是示例代码：#include<iostream>#include<string>#include<fstream>#include<vector>usingnamespacestd;intmain(){fstreamfile("file1.txt"); //同时能够输入输出的文件if(!file){ cerr<<"输入文件无法打开！"<<endl;return-1;}vector<string>words; 30文件操作stringword=""; while(file>>word){ words.push_back(word);}

file.close(); file.clear(); //清除文件流状态file.open("file2.txt"); if(!file){ cerr<<"输入文件无法打开！"<<endl;return-1;}while(file>>word){words.push_back(word);}file.close();for(inti=0;i<words.size();i++){cout<<words[i]<<"";}return0;}程序输出如下：//file1.txt内容：C++ispowerful//file2.txt内容：butrequirescarefulmemorymanagement//程序输出：C++ispowerfulbutrequirescarefulmemorymanagement31文件流成员函数函数作用is_open()检查文件是否成功打开eof()检查是否到达文件末尾fail()检查输入输出操作是否失败good()检查流是否处于良好状态clear()清除错误状态标志is_open()：检查文件与指定路径是否建立连接，文件不存在/权限受限返回false，需及时错误处理。C++文件流提供了若干成员函数，用于检测文件状态，如下表所示：32文件流成员函数eof()：读取到文件末尾返回true，仅用会导致多读一次，需结合实际读取操作检测。fail()/badbit：格式不匹配、流未打开时读写→failbit置位（fail()返回true）；badbit对应严重底层错误。good()：仅当eofbit、failbit、badbit均未置位时返回true，可综合判断流是否可继续使用。clear()：流非良好状态时，调用清除所有错误标志；必要时配合

seekg/seekp重置读写位置，恢复流对象后续操作。条件状态0433第6.4节34条件状态条件状态（ConditionState）：输入输出流读写数据时，需状态位记录管理状态。状态标志值文件状态说明goodbit0状态良好，无错误发生badbit1严重错误，通常是系统级故障（如设备错误）failbit2一般性错误。例如：格式错误，通常可恢复eofbit4文件结束标志，读取到文件末尾时被置位4种核心状态位：goodbit(0)：状态正常，无任何错误。badbit(1)：出现系统级故障（如设备错误）。failbit(2)：发生通常可修复的故障（如格式不匹配）。eofbit(4)：读取到文件结束符（EOF）。状态位查询与重置：用good()、bad()、fail()、

eof()查询对应状态。rdstate()返回当前状态值。clear()将状态重置为有效。35文件读取操作如下代码展示了文件读取操作的全流程管理，重点呈现了如何正确打开文件、读取内容、监控流状态以及释放资源，并通过状态检查机制实现安全的文件操作。

输出结果：#include<iostream>#include<string>#include<fstream>usingnamespacestd;intmain(){ifstreaminfile("infile.txt");if(!infile){cerr<<"输入文件无法打开！"<<endl;return-1;}if(infile.good()){cout<<"输入流对象状态为good"<<endl;cout<<"条件状态值："<<infile.rdstate();}stringword="";//读取文件中的单词while(infile>>word){cout<<word<<",";}cout<<endl;if(infile.eof()){cout<<"输入流对象状态为eof"<<endl;cout<<"条件状态值："<<infile.rdstate()<<endl;}infile.close();//用完之后关闭文件infile.clear();cout<<"重置状态"<<endl;if(infile.good()){cout<<"输入流对象状态为good"<<endl;cout<<"条件状态值："<<infile.rdstate()<<endl;}return0;}36文件读取操作37文件读取操作程序输出如下：//输入文件内容(infile.txt)：C++FileHandlingStreamStates//程序输出：输入流对象状态为good条件状态值：0C++,File,Handling,Stream,States,输入流对象状态为eof条件状态值：3重置状态输入流对象状态为good条件状态值：0成功打开文件：输入流状态为“good”，对应状态值0。文件读取完毕（遇EOF）：状态变为“eof”，对应状态值3。状态重置：调用clear()函数，状态恢复为“good”。字符串流0538第6.5节39字符串的分割、重组与状态管理从文件读取文本后，若文本为一行行字符串，可通过字符串流处理。字符串流类定义在`<sstream>`头文件中，含3类：`istringstream`：仅具备输入功能`ostringstream`：仅具备输出功能`stringstream`：兼具输入与输出功能代码通过`istringstream`和`ostringstream`实现字符串的分割、重组与状态管理。1#include<iostream>2#include<string>3#include<sstream>4#include<vector>5#include<fstream>6usingnamespacestd;40第1阶段：istringstream读取处理7intmain(){8cout<<"输入字符串："<<endl;9stringstr="youknownothingJohnSnow";10istringstreaminStr(str);//不再需要检查流的状态11//使用字符串流特有的函数获得关联的字符串12cout<<inStr.str()<<endl;13vector<string>words;14stringword="";15while(inStr>>word){第10行：istringstream将字符串包装成可读流，模拟控制台/文件读取。第12行：调用inStr.str()，直接获取流关联的原始字符串，验证封装生效。第15行：通过inStr>>word提取空白分隔的单词，存入words数组。41第2阶段：ostringstream写入与更新23cout<<"输出字符串："<<endl;24cout<<outStr.str()<<endl;25//用带参数的str()重新设置关联字符串26inStr.str(outStr.str());27cout<<"输入字符串："<<endl;28cout<<inStr.str()<<endl;29return0;}19for(inti=0;i<words.size();i++){20outStr<<words[i]<<"_";21}22cout<<"转换完成！"<<endl;16words.push_back(word);17}18ostringstreamoutStr;42第2阶段：ostringstream写入与更新23cout<<"输出字符串："<<endl;24cout<<outStr.str()<<endl;25//用带参数的str()重新设置关联字符串26inStr.str(outStr.str());27cout<<"输入字符串："<<endl;28cout<<inStr.str()<<endl;29return0;}19for(inti=0;i<words.size();i++){20outStr<<words[i]<<"_";21}22cout<<"转换完成！"<<endl;16words.push_back(word);17}18ostringstreamoutStr;输入字符串：youknownothingJohnSnow转换完成！输出字符串：you_know_nothing_John_Snow_输入字符串：you_know_nothing_John_Snow_43字符串的分割、重组与状态管理程序输出如下：第20行：outStr将单词与下划线连接，生成新格式化字符串。第24行：通过outStr.str()获取并展示转换结果。第26行：用带参数的str()，将outStr的新字符串赋值给inStr，更新输入流内容。第28行：再次调用inStr.str()，验证新数据加载成功，可继续后续处理。交互式加减法计算器交互式加减法计算器，支持用户多次输入算术表达式并实时计算结果，通过字符串流解析表达式，以下是示例代码：1#include<iostream>2#include<string>3#include<sstream>4#include<vector>5usingnamespacestd;6intmain(){7//重复使用流对象8istringstreaminStr;9charcmd='c';10while(cmd!='q'){11cout<<"请输入命令字符，q退出，c继续："<<endl;12cin>>cmd;4445交互式加减法计算器第19-22行：程序通过循环接收用户命令，每次输入类似“2+3+3”的运算表达式。13if(cmd=='q'){14break;15}elseif(cmd!='c'){16cout<<"命令错误，请重新输入！"<<endl;17continue;18}19cout<<"请输入类似“2+3+3”的字符串，数字与操作符之间用空格隔开："<<endl;20stringstr="";21cin.ignore();//使用getline()之前需要让cin忽略之前的空格或换行22getline(cin,str);46交互式加减法计算器第23行：调用inStr.str(str)，将输入文本绑定到同一个istringstream对象。第29行：用状态变量isNum控制流对象，轮流读取整数和操作符。29while(isNum?(inStr>>num):(inStr>>op)){30if(isNum){23inStr.str(s