c++如何读写二进制文件_c++二进制文件I/O操作方法-C++-PHP中文网

c++如何读写二进制文件_c++二进制文件I/O操作方法

穿越時空

发布： 2025-09-19 09:01:01

原创

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C++通过fstream类以ios::binary模式进行二进制文件读写，使用read()和write()函数直接操作内存数据，避免文本转换开销；需正确打开关闭文件，使用reinterpret_cast处理指针类型转换，并可通过批量读写、缓冲区优化及减少文件操作频次提升性能。

c++如何读写二进制文件_c++二进制文件i/o操作方法

C++读写二进制文件，核心在于使用流对象直接操作内存数据，避免文本格式转换带来的开销和限制。简单来说，就是把内存中的数据原封不动地写入文件，或者从文件中原封不动地读取到内存。

直接使用

fstream

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类，并指定

ios::binary

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模式。

读写二进制文件，主要涉及到

ifstream

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（输入文件流）和

ofstream

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（输出文件流）两个类，它们都继承自

fstream

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。核心操作是使用

read()

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和

write()

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函数，这两个函数直接操作内存块，效率很高。

如何正确打开和关闭二进制文件？

正确打开二进制文件至关重要，否则可能导致数据损坏或程序崩溃。使用

fstream

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类时，必须指定

ios::binary

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标志，告诉编译器以二进制模式处理文件。

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#include <iostream>
#include <fstream>

int main() {
    // 写入二进制文件
    std::ofstream outfile("data.bin", std::ios::binary);
    if (!outfile.is_open()) {
        std::cerr << "无法打开文件进行写入！" << std::endl;
        return 1;
    }

    int data[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    outfile.write(reinterpret_cast<char*>(data), sizeof(data));
    outfile.close();

    // 读取二进制文件
    std::ifstream infile("data.bin", std::ios::binary);
    if (!infile.is_open()) {
        std::cerr << "无法打开文件进行读取！" << std::endl;
        return 1;
    }

    int readData[5];
    infile.read(reinterpret_cast<char*>(readData), sizeof(readData));
    infile.close();

    // 验证读取的数据
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        std::cout << readData[i] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

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注意

reinterpret_cast

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的使用，这是因为

read()

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和

write()

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函数接受的是

char*

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类型的指针，所以需要将其他类型的指针强制转换为

char*

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。打开文件后，务必记得关闭文件，释放资源。

如何处理不同数据类型的二进制数据？

C++二进制文件I/O的一个常见挑战是处理多种数据类型。例如，一个文件中可能包含整数、浮点数和字符串。处理这种情况，需要仔细规划数据的存储结构，并在读写时保持一致。

一种方法是定义一个结构体，将不同类型的数据组合在一起。

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

struct Data {
    int id;
    float value;
    char name[50];
};

int main() {
    // 写入结构体到二进制文件
    std::ofstream outfile("mixed_data.bin", std::ios::binary);
    if (!outfile.is_open()) {
        std::cerr << "无法打开文件进行写入！" << std::endl;
        return 1;
    }

    Data myData;
    myData.id = 123;
    myData.value = 3.14f;
    strcpy(myData.name, "Example Data"); // 注意strcpy的安全问题

    outfile.write(reinterpret_cast<char*>(&myData), sizeof(myData));
    outfile.close();

    // 从二进制文件读取结构体
    std::ifstream infile("mixed_data.bin", std::ios::binary);
    if (!infile.is_open()) {
        std::cerr << "无法打开文件进行读取！" << std::endl;
        return 1;
    }

    Data readData;
    infile.read(reinterpret_cast<char*>(&readData), sizeof(readData));
    infile.close();

    // 输出读取的数据
    std::cout << "ID: " << readData.id << std::endl;
    std::cout << "Value: " << readData.value << std::endl;
    std::cout << "Name: " << readData.name << std::endl;

    return 0;
}

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这个例子展示了如何将一个包含

int

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、

float

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和

char

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数组的结构体写入和读取到二进制文件。需要注意的是，使用

strcpy

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复制字符串时要小心缓冲区溢出的问题，更安全的选择是使用

strncpy

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或

std::string

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。

如何优化C++二进制文件I/O的性能？

二进制文件I/O的性能优化，可以从多个角度入手。批量读写、使用缓冲区、避免频繁的文件打开和关闭都是常见的优化手段。

批量读写可以减少系统调用的次数，从而提高效率。例如，一次性读取或写入一个大的数据块，而不是多次读取或写入小的数据块。

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>

int main() {
    // 写入大量数据到二进制文件
    std::ofstream outfile("large_data.bin", std::ios::binary);
    if (!outfile.is_open()) {
        std::cerr << "无法打开文件进行写入！" << std::endl;
        return 1;
    }

    std::vector<int> data(1000000, 42); // 创建一个包含100万个整数的向量
    outfile.write(reinterpret_cast<char*>(data.data()), data.size() * sizeof(int));
    outfile.close();

    // 从二进制文件读取大量数据
    std::ifstream infile("large_data.bin", std::ios::binary);
    if (!infile.is_open()) {
        std::cerr << "无法打开文件进行读取！" << std::endl;
        return 1;
    }

    std::vector<int> readData(1000000);
    infile.read(reinterpret_cast<char*>(readData.data()), readData.size() * sizeof(int));
    infile.close();

    // 验证读取的数据（仅验证前几个元素）
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        std::cout << readData[i] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

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这个例子展示了如何使用