C++ 读取文件

在 C++ 中，读取普通文本文件最常用的是 <fstream> 头文件中的 std::ifstream。它的用法和我们熟悉的 std::cin 非常相似：std::cin 是从键盘读取数据，而 std::ifstream 是从磁盘文件中读取数据。

根据文件内容的排版格式，读取文本文件一般分为 2 种方式：一种是使用 >> 运算符按空白分隔逐个读取单词或数字，另一种是调用 std::getline() 函数读取包含空格的一整行文本。

使用 >> 读取数据

在 C++ 中，使用 >> 运算符从文件中读取数据，通常称为 “格式化读取”。简单来说，程序会根据接收变量的数据类型，自动把文件里的文本转换成对应的字符串、整数或小数。

语法：

file >> 变量1 >> 变量2;

说明：

在读取数据之前，我们需要确保 file 是已经成功打开的 std::ifstream 对象。>> 运算符会自动跳过开头的空格、Tab 和换行符等空白字符，依次把文件中的数据存入对应的变量中，直到遇到下一个空白字符为止。

示例 1：读取不同类型的字段

#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    // 准备测试文件 info.txt
    std::ofstream outFile("info.txt");
    outFile << "Jack 20 95.5\n";
    outFile.close();

    std::ifstream file("info.txt");
    if (!file.is_open()) {
        std::cout << "文件打开失败\n";
        return 1;
    }

    std::string name;
    int age = 0;
    double score = 0.0;

    // 依次读取姓名、年龄和成绩
    file >> name >> age >> score;

    std::cout << "姓名：" << name << '\n';
    std::cout << "年龄：" << age << '\n';
    std::cout << "成绩：" << score << '\n';
    return 0;
}

运行结果如下。

姓名：Jack
年龄：20
成绩：95.5

分析：

在这个例子中，为了方便大家直接在线运行观察，我们在程序开头先借用 std::ofstream 生成了测试文件 info.txt。如果本地目录里已经有现成的文件，我们直接从 std::ifstream 那一行开始写就可以了。

随后执行的 file >> name >> age >> score; 与 std::cin 的连续读取用法完全一致。由于 3 个变量分别是 std::string、int 和 double 类型，>> 会按空格切分，依次把 "Jack"、20 和 95.5 存入对应的变量中。

需要注意的是，当接收变量是 std::string 类型时，>> 同样会把空格当成结束分隔符。也就是说，一旦遇到空格，当前这一次字符串读取就会立即停止。下面我们来看一个例子。

示例 2：>> 遇到空格停止读取

#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    // 准备含空格的测试文件 site.txt
    std::ofstream outFile("site.txt");
    outFile << "Hello lvyenet world\n";
    outFile.close();

    std::ifstream file("site.txt");
    if (!file.is_open()) {
        std::cout << "文件打开失败\n";
        return 1;
    }

    std::string word;
    file >> word;
    std::cout << word << '\n';
    return 0;
}

运行结果如下。

Hello

分析：

file >> word; 表示从文件中读取一个字符串并存入变量 word。在读取 "Hello lvyenet world" 时，程序刚读到 "Hello" 后面的空格就停下来了，因此 word 中只保存了第 1 个单词 "Hello"。

如果文件里存放的是一组按空格或换行分隔的数字或单词，我们想把它们从头到尾全部读出来，又应该怎么写呢？这时可以直接把 file >> 变量 放进 while 循环的条件括号里。请看下面例子。

示例 3：循环读取多个数据

#include <fstream>
#include <iostream>

int main() {
    // 准备测试文件 nums.txt
    std::ofstream outFile("nums.txt");
    outFile << "10 20 30\n40 50\n";
    outFile.close();

    std::ifstream file("nums.txt");
    if (!file.is_open()) {
        std::cout << "文件打开失败\n";
        return 1;
    }

    int num = 0;
    int sum = 0;
    while (file >> num) {
        sum += num;
    }

    std::cout << "所有整数之和：" << sum << '\n';
    return 0;
}

运行结果如下。

所有整数之和：150

分析：

每次判断 while (file >> num) 时，程序都会自动跳过空格和换行符，读取下一个整数存入 num 中。只要本次读取成功，条件判断就为 true；当读完最后一个数字到达文件末尾时，条件判断变为 false，循环随之结束。

不过，如果我们希望把 "Hello lvyenet world" 作为完整的一句话读出来，同时保留句子中间的空格，就不能使用 >> 了。遇到这种情况，我们需要改用下面介绍的 std::getline() 函数。

使用 getline() 读取一整行

在 C++ 中，如果想要一次性读取包含空格的一整行文本，我们可以使用 std::getline() 函数来实现。

语法：

std::getline(file, line);

说明：

std::getline() 函数接收以下 2 个参数：

• file（必选）：正在读取的输入文件流对象，例如 std::ifstream。
• line（必选）：用来保存这一行文本的 std::string 变量，使用前需要引入 <string> 头文件。

调用后，std::getline() 会从当前位置一直读到行尾的换行符 \n 为止。整行中间的空格都会完整保留下来，而行尾的换行符本身会被丢弃，不会存入 line 中。

示例 4：读取一整行文本

#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::ofstream outFile("note.txt");
    outFile << "Welcome to lvyenet!\n";
    outFile.close();

    std::ifstream file("note.txt");
    if (!file.is_open()) {
        std::cout << "文件打开失败\n";
        return 1;
    }

    std::string line;
    std::getline(file, line);
    std::cout << line << '\n';
    return 0;
}

运行结果如下。

Welcome to lvyenet!

分析：

std::getline(file, line); 表示把 note.txt 中的整行文字完整读取到变量 line 中。可以看到单词之间的空格完好保留，没有被截断。

在实际开发中，这两种读取方式的分工非常明确。读取按空格分隔的数字或独立单词时，我们优先使用 file >> value；读取包含空格的句子或配置行时，则使用 std::getline(file, line)。

另外，调用一次 std::getline() 只会读取一行文本。如果小伙伴们想把多行文件从头到尾全部读完，我们会在下一节 “C++ 逐行读取文件” 中展开介绍。

C++ 读取文件的注意事项

刚开始练习读取文件时，小伙伴们最容易遇到 “数据格式不匹配导致读取失败” 和 “相对路径找不到文件” 这两个问题，下面我们逐一来看。

1. 文件内容与变量类型不匹配

文件能够成功打开，只说明磁盘上有这个文件并且允许访问，但并不保证里面的文字一定能按预期的类型解析出来。假设 fruit.txt 里原本应该保存水果名称和数字价格，但价格不小心被写成了字母 abc，我们来看看会发生什么。

示例 5：数据格式不匹配

#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    // 准备含错误格式的测试文件 fruit.txt
    std::ofstream outFile("fruit.txt");
    outFile << "apple abc\n";
    outFile.close();

    std::ifstream file("fruit.txt");
    if (!file.is_open()) {
        std::cout << "文件打开失败\n";
        return 1;
    }

    std::string name;
    double price = 0.0;
    file >> name >> price;

    if (!file) {
        std::cout << "读取失败：数据格式不匹配\n";
        return 1;
    }

    std::cout << "水果：" << name << "，价格：" << price << '\n';
    return 0;
}

运行结果如下。

读取失败：数据格式不匹配

分析：

从运行结果可以看出，程序提示数据格式不匹配并提前退出了。当我们执行 file >> name >> price; 时，第 1 个变量 name 是 std::string 类型，可以正常读出 "apple"。

但第 2 个变量 price 是 double 类型，文件中的 "abc" 没法转换成数字。因此本次读取立即失败，文件流进入错误状态。下方的 if (!file) 及时检测到错误并终止程序，避免后面拿着无效的 price 继续计算。

2. 相对路径的查找起点

很多小伙伴在本地运行代码时会遇到这样一种情况：info.txt 明明就放在源代码文件 main.cpp 旁边，为什么程序运行起来却一直提示 “文件打开失败” 呢？

这通常是因为搞错了 “相对路径” 的查找起点。像下面这种没有写出 D:/project/info.txt 完整磁盘位置的写法，都属于相对路径：

std::ifstream file1("info.txt");
std::ifstream file2("data/note.txt");

在 C++ 中，相对路径是按照程序运行时的 “当前工作目录” 去查找的，而不是固定按照 main.cpp 所在的文件夹去查找。比如源代码放在 project/src 下，而编辑器把运行工作目录设在了 project，程序就会去 project 目录下找 info.txt。

另外在书写文件路径字符串时，即使在 Windows 系统下，我们也推荐统一使用正斜杠 /，比如 "D:/project/info.txt"。如果直接写单个反斜杠 \，很容易被编译器当成 \n、\t 等转义字符而导致路径出错。

遇到相对路径打不开文件的情况时，我们可以按以下 3 点依次排查：

• 检查文件名与隐藏扩展名：先确认文件名拼写无误。如果在 Windows 资源管理器中隐藏了已知文件扩展名，我们手动新建的 info.txt 实际文件名可能变成了 info.txt.txt。
• 确认当前工作目录位置：检查测试文件是否放在了程序实际运行的工作目录下。我们也可以先使用 std::ofstream 生成一个测试文件，看看它出现在哪个文件夹里。
• 检查子目录是否存在：如果代码里的路径写的是 "data/note.txt"，我们需要确认当前工作目录下确实建好了 data 这个文件夹。