파일 입출력

C++는 파일로/에서 문자의 출력 및 입력을 수행하기 위해 다음 클래스를 제공합니다.

• ofstream: 파일에 쓸 스트림 클래스
• ifstream: 파일에서 읽을 스트림 클래스
• fstream: 파일을 읽고 쓸 수 있는 스트림 클래스입니다.
• istream이러한 클래스는 클래스 및 에서 직접 또는 간접적으로 파생됩니다 ostream. 유형이 다음과 같은 객체를 이미 사용했습니다. cin는 class 의 객체 istream이고 cout는 class 의 객체입니다 ostream. 따라서 우리는 이미 파일 스트림과 관련된 클래스를 사용하고 있습니다. 그리고 사실, 우리는 우리가 이미 사용하는 것과 같은 방식으로 파일 스트림을 사용할 수 있습니다 . 단, 이러한 스트림을 실제 파일 cin과 cout연결해야 한다는 유일한 차이점이 있습니다. 예를 들어 보겠습니다.

// basic file operations
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;

int main () {
  ofstream myfile;
  myfile.open ("example.txt");
  myfile << "Writing this to a file.\n";
  myfile.close();
  return 0;
}

이 코드는 라는 파일을 만들고 example.txt우리가 하는 것과 같은 방식으로 문장을 삽입 cout하지만 대신 파일 스트림 myfile을 사용합니다.

그러나 단계별로 진행해 보겠습니다.

파일 열기

이러한 클래스 중 하나의 개체에 대해 일반적으로 수행되는 첫 번째 작업은 개체를 실제 파일에 연결하는 것입니다. 이 절차는 파일을 여는 것으로 알려져 있습니다 . 열린 파일은 프로그램 내에서 스트림 (즉, 이러한 클래스 중 하나의 객체, 이전 예에서는 this myfile)으로 표시되며 이 스트림 객체에서 수행된 모든 입력 또는 출력 작업은 다음과 연결된 실제 파일에 적용됩니다. 그것.

 

스트림 객체가 있는 파일을 열기 위해 멤버 함수를 사용합니다 open. Where 는 열려는 파일의 이름을 나타내는 문자열이고 는 다음 플래그의 조합이 있는 선택적 매개변수입니다.

open (filename, mode);

filenamemode

ios::in	입력 작업을 위해 엽니다.
ios::out	출력 작업을 위해 엽니다.
ios::binary	바이너리 모드에서 엽니다.
ios::ate	파일 끝에서 초기 위치를 설정합니다. 이 플래그가 설정되지 않은 경우 초기 위치는 파일의 시작입니다.
ios::app	모든 출력 작업은 파일 끝에서 수행되어 파일의 현재 내용에 내용을 추가합니다.
ios::trunc	출력 작업을 위해 파일이 열리고 이미 존재하는 경우 이전 내용이 삭제되고 새 내용으로 바뀝니다.

이러한 모든 플래그는 비트 연산자 OR( |)를 사용하여 결합할 수 있습니다. 예를 들어, example.bin데이터를 추가하기 위해 바이너리 모드에서 파일을 열려면 다음과 같이 멤버 함수를 호출하면 됩니다 open.

ofstream myfile;
myfile.open ("example.bin", ios::out | ios::app | ios::binary);

클래스 의 각 open멤버 함수 에는 두 번째 인수 없이 파일을 열 때 사용되는 기본 모드가 있습니다 .ofstreamifstreamfstream

 

 

class	default mode parameter
ofstream	ios::out
ifstream	ios::in
fstream	ios::in | ios::out

For ifstream및 ofstream클래스 는 포함하지 않는 모드가 멤버 함수에 두 번째 인수로 전달되더라도 (플래그가 결합됨) 자동 ios::in으로 각각 가정됩니다. 의 경우 모드 매개변수에 값을 지정하지 않고 함수가 호출되는 경우에만 기본값이 적용됩니다. 함수가 해당 매개변수의 값으로 호출되면 기본 모드가 결합되지 않고 재정의됩니다. 바이너리 모드 에서 열린 파일 스트림은 형식 고려 사항과 관계없이 입력 및 출력 작업을 수행합니다. 바이너리가 아닌 파일을 텍스트 파일 이라고 합니다.ios::outopen

fstream

, 일부 특수 문자(예: 개행 문자 및 캐리지 리턴 문자)의 형식으로 인해 일부 번역이 발생할 수 있습니다.

파일 스트림에서 수행되는 첫 번째 작업은 일반적으로 파일을 여는 것이므로 이 세 클래스에는 자동으로 open멤버 함수를 호출하고 이 멤버와 정확히 동일한 매개변수를 갖는 생성자가 포함됩니다. myfile따라서 다음과 같이 작성하여 이전 개체를 선언하고 이전 예제에서 동일한 열기 작업을 수행 할 수도 있습니다 .

ofstream myfile ("example.bin", ios::out | ios::app | ios::binary);

단일 명령문에서 개체 구성과 스트림 열기를 결합합니다. 파일을 여는 두 가지 형식은 모두 유효하며 동등합니다.

파일 스트림이 성공적으로 파일을 여는지 확인하려면 member 를 호출하여 수행할 수 있습니다 is_open. 이 멤버 함수는 실제로 스트림 개체가 열린 파일과 연결되어 있거나 그렇지 않은 경우 bool값을 반환합니다.truefalse

if (myfile.is_open()) { /* ok, proceed with output */ }

 

파일 닫기

파일에 대한 입력 및 출력 작업이 끝나면 운영 체제에 알리고 해당 리소스를 다시 사용할 수 있도록 파일을 닫습니다. 이를 위해 스트림의 멤버 함수를 호출합니다 close. 이 멤버 함수는 연결된 버퍼를 플러시하고 파일을 닫습니다.

myfile.close();

이 멤버 함수가 호출되면 스트림 개체를 다시 사용하여 다른 파일을 열 수 있으며 다른 프로세스에서 파일을 다시 열 수 있습니다.

열린 파일과 연결된 상태에서 객체가 소멸되는 경우 소멸자는 자동으로 멤버 함수를 호출합니다 close.

 

텍스트 파일

텍스트 파일 스트림은 ios::binary열기 모드에 플래그가 포함되지 않은 스트림입니다. 이러한 파일은 텍스트를 저장하도록 설계되었으므로 입력 또는 출력되는 모든 값은 리터럴 이진 값과 반드시 ​​일치하지 않는 일부 형식 변환을 겪을 수 있습니다.

텍스트 파일에 대한 쓰기 작업은 다음과 같은 방식으로 수행됩니다 cout.

// writing on a text file
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;

int main () {
  ofstream myfile ("example.txt");
  if (myfile.is_open())
  {
    myfile << "This is a line.\n";
    myfile << "This is another line.\n";
    myfile.close();
  }
  else cout << "Unable to open file";
  return 0;
}

파일에서 읽기는 다음과 같은 방식으로 수행할 수도 있습니다 cin.

// reading a text file
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;

int main () {
  string line;
  ifstream myfile ("example.txt");
  if (myfile.is_open())
  {
    while ( getline (myfile,line) )
    {
      cout << line << '\n';
    }
    myfile.close();
  }

  else cout << "Unable to open file"; 

  return 0;
}

이 마지막 예제는 텍스트 파일을 읽고 그 내용을 화면에 출력합니다. 다음을 사용하여 파일을 한 줄씩 읽는 while 루프를 만들었습니다.도착. 에 의해 반환된 값도착스트림 객체 자체에 대한 참조이며, 부울 표현식(이 while 루프에서와 같이)으로 평가될 때 true스트림이 더 많은 작업을 수행할 준비가 되어 false있고 파일 끝에 도달했거나 다른 오류가 발생한 경우입니다. 발생했습니다.

상태 플래그 확인

다음 멤버 함수는 스트림의 특정 상태를 확인하기 위해 존재합니다(모두 bool값을 반환함).

bad()true읽기 또는 쓰기 작업이 실패하면 반환 합니다. 예를 들어 쓰기 위해 열려 있지 않은 파일에 쓰려고 하거나 쓰려고 하는 장치에 공간이 남아 있지 않은 경우입니다.fail()true와 같은 경우에 반환 bad()하지만 정수를 읽으려고 할 때 알파벳 문자가 추출되는 경우와 같이 형식 오류가 발생한 경우에도 반환합니다.eof()true읽기 위해 열려 있는 파일이 끝에 도달하면 반환 합니다.good()가장 일반적인 상태 플래그 false입니다. 이전 함수를 호출하면 반환되는 것과 동일한 경우에 반환 true됩니다. goodand 는 bad정확히 반대가 아닙니다( good더 많은 상태 플래그를 한 번에 확인).
멤버 함수 clear()를 사용하여 상태 플래그를 재설정할 수 있습니다.

 

스트림 위치 가져오기 및 넣기

모든 i/o 스트림 객체는 내부적으로 -최소한 하나의 내부 위치를 유지합니다:

ifstream와 같이 다음 입력 작업에서 읽을 요소의 위치와 함께 istream내부 가져오기 위치 를 유지합니다.

ofstream와 같이 다음 요소를 작성해야 하는 위치와 함께 ostream내부 풋 위치 를 유지합니다.

마지막으로 , 는 get 및 put 위치fstream 를 모두 유지합니다 (예: ) . 이러한 내부 스트림 위치는 다음 읽기 또는 쓰기 작업이 수행되는 스트림 내의 위치를 ​​가리킵니다. 이러한 위치는 다음 멤버 함수를 사용하여 관찰하고 수정할 수 있습니다.iostream

Tellg() 및 Tellp()

매개변수가 없는 이 두 멤버 함수 는 현재 가져오기 위치 ( 의 경우 ) 또는 넣기 위치 ( 의 경우) streampos를 나타내는 유형인 멤버 유형의 값을 반환합니다 .tellgtellp

Seekg() 및 seekp()

이 함수를 사용하면 get 및 put 위치 의 위치를 ​​변경할 수 있습니다 . 두 함수 모두 두 개의 서로 다른 프로토타입으로 오버로드됩니다. 첫 번째 형식은 다음과 같습니다. 이 프로토타입을 사용하여 스트림 포인터가 절대 위치로 변경됩니다 (파일 시작 부분부터 계산). 이 매개변수의 유형은 이며 , 이는 함수 및 에서 반환된 것과 동일한 유형 입니다. 이 함수의 다른 형식은 다음과 같습니다. 이 프로토타입을 사용하여 가져오기 또는 넣기 위치 는 매개변수에 의해 결정된 특정 지점에 상대적인 오프셋 값으로 설정됩니다 . 유형 입니다. 는 유형 입니다 .

seekg ( position );
seekp ( position );

positionstreampostellgtellp



seekg ( offset, direction );
seekp ( offset, direction );

directionoffsetstreamoffdirectionseekdir오프셋이 계산되는 지점을 결정하는 열거형 유형 으로, 다음 값 중 하나를 사용할 수 있습니다.

ios::beg	스트림의 시작부터 계산된 오프셋
ios::cur	현재 위치에서 계산된 오프셋
ios::end	스트림 끝에서 계산된 오프셋

다음 예제는 파일 크기를 얻기 위해 방금 본 멤버 함수를 사용합니다.

// obtaining file size
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;

int main () {
  streampos begin,end;
  ifstream myfile ("example.bin", ios::binary);
  begin = myfile.tellg();
  myfile.seekg (0, ios::end);
  end = myfile.tellg();
  myfile.close();
  cout << "size is: " << (end-begin) << " bytes.\n";
  return 0;
}

변수에 사용한 유형 begin과 end다음 을 확인하십시오.

 

streampos size;

streampos버퍼 및 파일 위치 지정에 사용되는 특정 유형이며 에서 반환되는 유형 file.tellg()입니다. 이 유형의 값은 동일한 유형의 다른 값에서 안전하게 뺄 수 있으며 파일 크기를 포함할 만큼 충분히 큰 정수 유형으로 변환할 수도 있습니다.

이러한 스트림 위치 지정 기능은 두 가지 특정 유형인 streampos및 를 사용 streamoff합니다. 이러한 유형은 스트림 클래스의 멤버 유형으로도 정의됩니다.

 

 

유형	회원 유형	설명
streampos	ios::pos_type	로 정의됩니다 fpos<mbstate_t>. 변환할 streamoff수 있으며 이러한 유형의 값을 더하거나 뺄 수 있습니다.
streamoff	ios::off_type	int기본 정수 유형( 또는 와 같은) 중 하나의 별칭입니다 long long.

위의 각 멤버 유형은 해당하는 비멤버의 별칭입니다(완전히 동일한 유형임). 어느 것이 사용되는지는 중요하지 않습니다. 멤버 유형은 모든 스트림 개체에서 동일하기 때문에 더 일반적이지만(특이한 유형의 문자를 사용하는 스트림에서도) 비멤버 유형은 역사적 이유로 기존 코드에서 널리 사용됩니다.

 

바이너리 파일

<<이진 파일의 경우 추출 및 삽입 연산자( 및 >>)와 같은 기능 을 사용하여 데이터를 읽고 쓰는 getline것은 효율적이지 않습니다. 데이터 형식을 지정할 필요가 없고 데이터가 줄 형식이 아닐 가능성이 높기 때문입니다.

파일 스트림에는 이진 데이터를 순차적으로 읽고 쓰도록 특별히 설계된 두 가지 멤버 함수 write및 read. 첫 번째( )는 (에 의해 상속된 ) write멤버 함수입니다 . 그리고 (에 의해 상속됨 ) 의 멤버 함수입니다 . 클래스의 객체 에는 둘 다 있습니다. 프로토타입은 다음과 같습니다. write ( memory_block, size ); 읽기 ( memory_block, 크기 ); Where 유형 (포인터ostreamofstreamreadistreamifstreamfstream

 

memory_blockchar*char), 읽기 데이터 요소가 저장되거나 기록될 데이터 요소를 가져오는 바이트 배열의 주소를 나타냅니다. 매개변수 는 size메모리 블록에서 읽거나 쓸 문자 수를 지정하는 정수 값입니다.

// reading an entire binary file
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;

int main () {
  streampos size;
  char * memblock;

  ifstream file ("example.bin", ios::in|ios::binary|ios::ate);
  if (file.is_open())
  {
    size = file.tellg();
    memblock = new char [size];
    file.seekg (0, ios::beg);
    file.read (memblock, size);
    file.close();

    cout << "the entire file content is in memory";

    delete[] memblock;
  }
  else cout << "Unable to open file";
  return 0;
}

이 예에서 전체 파일을 읽고 메모리 블록에 저장합니다. 이 작업이 어떻게 수행되는지 살펴보겠습니다.

먼저 파일이 ios::ate플래그와 함께 열려 있습니다. 즉, get 포인터가 파일 끝에 위치하게 됩니다. 이렇게 하면 member 를 호출할 때 tellg()파일의 크기를 직접 얻을 수 있습니다.

파일 크기를 얻은 후에는 전체 파일을 저장할 수 있을 만큼 큰 메모리 블록 할당을 요청합니다.

memblock = new char[size];

그 직후에 파일의 시작 부분에 get 위치 를 설정하고 (마지막에 이 포인터로 파일을 열었음을 기억하십시오) 전체 파일을 읽고 마지막으로 닫습니다.

file.seekg (0, ios::beg);
file.read (memblock, size);
file.close();

이 시점에서 우리는 파일에서 얻은 데이터로 작업할 수 있습니다. 그러나 우리 프로그램은 단순히 파일의 내용이 메모리에 있음을 알리고 끝납니다.

버퍼 및 동기화

파일 스트림으로 작업할 때 이러한 스트림은 유형의 내부 버퍼 개체와 연결됩니다 streambuf. 이 버퍼 객체는 스트림과 실제 파일 사이의 중개자 역할을 하는 메모리 블록을 나타낼 수 있습니다. 예를 들어, 를 사용 ofstream하면 멤버 함수 put(단일 문자를 기록함)가 호출될 때마다 스트림이 연결된 실제 파일에 직접 기록되는 대신 이 중간 버퍼에 문자가 삽입될 수 있습니다.

운영 체제는 파일 읽기 및 쓰기를 위한 버퍼링의 다른 계층을 정의할 수도 있습니다.

버퍼가 플러시되면 버퍼에 포함된 모든 데이터가 물리적 매체에 기록됩니다(출력 스트림인 경우). 이 프로세스를 동기화 라고 합니다.다음 상황 중 하나에서 발생합니다.

• 파일이 닫힐 때: 파일 을 닫기 전에 아직 플러시되지 않은 모든 버퍼가 동기화되고 보류 중인 모든 데이터가 물리적 매체에 쓰거나 읽힙니다.
• 버퍼가 가득 찼을 때: 버퍼는 특정 크기를 가집니다. 버퍼가 가득 차면 자동으로 동기화됩니다.
• 명시적으로, 조작자와 함께: 스트림에서 특정 조작자가 사용되면 명시적 동기화가 발생합니다. 이러한 조작자는 flush및 endl.
• 명시적으로 멤버 함수 sync() 사용: 스트림의 멤버 함수를 호출 sync()하면 즉각적인 동기화가 발생합니다. 이 함수는 스트림에 연결된 버퍼가 없거나 실패한 경우 -1int 과 같은 값을 반환합니다. 그렇지 않으면(스트림 버퍼가 성공적으로 동기화된 경우) 를 반환합니다 .0