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C++ Academy · 课时

二进制文件输入输出

读取和写入原始字节

二进制文件输入输出 是 CoddyKit 上的免费 C++ Academy 课时。 这是第 3 节课，共 4 节。 你可以在下方免费阅读本课时的完整内容 — 然后在浏览器中使用内置代码编辑器和全天候 AI 导师进行实践。 这是 C++ Academy 学习路径的一部分，你的进度在网页和 CoddyKit 应用中同步。 C++ Academy 课程共包含 4 节课。

文本与二进制

文本模式写入人类可读的字符；二进制模式则按照对象在内存中的原样写入其原始字节。请使用 std::ios::binary 打开。

#include <iostream>
#include <fstream>

int main() {
    int value = 12345;
    std::ofstream out("v.bin", std::ios::binary);
    out.write(reinterpret_cast<const char*>(&value), sizeof(value));
    std::cout << "wrote " << sizeof(value) << " bytes\n";
    return 0;
}

write 写入字节

write(ptr, n) 会从 ptr 输出 n 个原始字节。您需要将对象地址转换为 const char*。

#include <iostream>
#include <fstream>

int main() {
    double d = 3.14;
    std::ofstream out("d.bin", std::ios::binary);
    out.write(reinterpret_cast<const char*>(&d), sizeof(d));
    out.close();
    std::cout << "saved a double\n";
    return 0;
}

read 恢复字节

read(ptr, n) 会将 n 个字节加载到 ptr 所指向的对象中，从而还原二进制写入的内容。

#include <iostream>
#include <fstream>

int main() {
    int original = 777;
    std::ofstream("i.bin", std::ios::binary).write(reinterpret_cast<const char*>(&original), sizeof(original));
    int loaded = 0;
    std::ifstream in("i.bin", std::ios::binary);
    in.read(reinterpret_cast<char*>(&loaded), sizeof(loaded));
    std::cout << loaded << '\n';
    return 0;
}

写入 POD 结构体

普通旧式数据结构体（不包含指针，成员大小固定）可以作为一整块字节转储和重新加载。

#include <iostream>
#include <fstream>

struct Record { int id; double balance; };

int main() {
    Record r{1, 99.5};
    std::ofstream out("rec.bin", std::ios::binary);
    out.write(reinterpret_cast<const char*>(&r), sizeof(r));
    std::cout << "struct saved\n";
    return 0;
}

读取结构体

一次 read 调用即可还原整个结构体。

#include <iostream>
#include <fstream>

struct Record { int id; double balance; };

int main() {
    Record w{42, 250.0};
    std::ofstream("r2.bin", std::ios::binary).write(reinterpret_cast<const char*>(&w), sizeof(w));
    Record r{};
    std::ifstream in("r2.bin", std::ios::binary);
    in.read(reinterpret_cast<char*>(&r), sizeof(r));
    std::cout << r.id << ' ' << r.balance << '\n';
    return 0;
}

写入数组

传入数组的总字节数，即可通过一次调用写入整个数组。

#include <iostream>
#include <fstream>

int main() {
    int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::ofstream out("arr.bin", std::ios::binary);
    out.write(reinterpret_cast<const char*>(arr), sizeof(arr));
    std::cout << "wrote " << sizeof(arr) << " bytes\n";
    return 0;
}

读取数组

将相同数量的字节读入大小相同的数组中。

#include <iostream>
#include <fstream>

int main() {
    int src[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
    std::ofstream("a2.bin", std::ios::binary).write(reinterpret_cast<const char*>(src), sizeof(src));
    int dst[5] = {};
    std::ifstream in("a2.bin", std::ios::binary);
    in.read(reinterpret_cast<char*>(dst), sizeof(dst));
    for (int x : dst) std::cout << x << ' ';
    std::cout << '\n';
    return 0;
}

定位位置

seekg（读取）和 seekp（写入）可以移动读写位置，从而实现对文件的随机访问。

#include <iostream>
#include <fstream>

int main() {
    int data[3] = {100, 200, 300};
    std::ofstream("seek.bin", std::ios::binary).write(reinterpret_cast<const char*>(data), sizeof(data));
    std::ifstream in("seek.bin", std::ios::binary);
    in.seekg(sizeof(int)); // skip to second int
    int second; in.read(reinterpret_cast<char*>(&second), sizeof(second));
    std::cout << second << '\n';
    return 0;
}

获取当前位置

tellg 和 tellp 会报告当前位置，可用于测量文件大小或计算偏移量。

#include <iostream>
#include <fstream>

int main() {
    int data[4] = {1, 2, 3, 4};
    std::ofstream("tell.bin", std::ios::binary).write(reinterpret_cast<const char*>(data), sizeof(data));
    std::ifstream in("tell.bin", std::ios::binary);
    in.seekg(0, std::ios::end);
    std::cout << "file size: " << in.tellg() << " bytes\n";
    return 0;
}

为什么不能使用指针

绝不要直接转储包含指针或 std::string 的对象：这样保存的是指针地址，而不是它所指向的数据。请改为序列化其内容。

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

int main() {
    std::string s = "hello";
    std::ofstream out("str.bin", std::ios::binary);
    std::size_t len = s.size();
    out.write(reinterpret_cast<const char*>(&len), sizeof(len));
    out.write(s.data(), len); // write the chars, not the object
    std::cout << "serialized " << len << " chars\n";
    return 0;
}

可移植性注意事项

二进制布局取决于字节序和类型大小。在一个平台上写入的文件可能无法在另一个平台上正确读取，因此共享文件时应定义固定格式。

#include <iostream>
#include <cstdint>

int main() {
    std::int32_t fixed = 1; // fixed-width type for portability
    std::cout << "sizeof int32_t = " << sizeof(fixed) << '\n';
    return 0;
}

快速检查

请检验您对二进制输入/输出的理解。

回顾

您学到了二进制文件输入/输出：

  • 使用 std::ios::binary 打开；结合 write、read 和 reinterpret_cast<char*> 使用
  • seekg、seekp、tellg 和 tellp 可以实现随机访问
  • 绝不要直接转储指针或字符串；应序列化其内容，并注意字节序

接下来，您将学习检查流状态和处理错误。

常见问题解答

「二进制文件输入输出」课时是免费的吗？

是的 — 「二进制文件输入输出」的完整文本可在网页上免费阅读。要进行交互式练习（内置代码编辑器和全天候 AI 导师）并解锁 C++ Academy 课程的其余内容，请升级到 CoddyKit PRO。 C++ Academy 课程共包含 4 节课。

「二进制文件输入输出」这节课中我会学到什么？

读取和写入原始字节 你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 C++ Academy，全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。

学习 C++ Academy 需要有经验吗？

无需任何先前经验。CoddyKit 上的 C++ Academy 课程适合初学者到高级学习者，你可以从这里开始或从头开始，按照自己的节奏学习。 这是第 3 节课，共 4 节。

「二进制文件输入输出」课时需要多长时间？

大多数 CoddyKit 课程大约需要 5–10 分钟。每节课都很精短且互动，所以你能稳步进步，并在网页和应用中从离开的地方继续。

我能在这节 C++ Academy 课中编写并运行代码吗？

能。每节 C++ Academy 课都包含内置代码编辑器，你可以在浏览器中直接编写并运行真实代码，并获得即时 AI 反馈 — 无需本地设置。

此课程中的所有课时

  1. 使用 ifstream 读取文件
  2. 使用 ofstream 写入文件
  3. 二进制文件输入输出
  4. 错误处理与状态
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