从fscanf/fprintf到fstream

1. 1. C中的文件读写示例：使用fscanf和fprintf
2. 2. ifstream/ofstream/fstream使用示例
3. 3. 总结
4. 4. 改进：既不要_CRT_SECURE_NO_WARNINGS，又要格式化输入输出

在C语言中，使用fscanf和fprintf操作由fopen打开的文件指针，进行文件读写，其格式化读写方式使用起来相当便利。但是在C++中，文件读写通常使用fstream方式，对于C里面的两个函数以及fopen开始强调安全性问题，推荐使用fopen_s，fscanf_s和fprintf_s代替，在最新的编译器立面通常需要在“项目-属性-C/C++-预处理器-预处理器定义”中加入_CRT_SECURE_NO_WARNINGS才能保证不报错。那么如何使文件流的方式用起来和格式化读写一样便利呢？本文进行探究。

1. C中的文件读写示例：使用fscanf和fprintf

例如有一些点保存在数组中，使用fscanf和fprintf可以很方便地按照一定的格式（一行保存两个坐标）将它们保存到文本文件中，如下所示。

/* 保存点 */
void savePoints(vector<Point>& pts, string fileName)
{
	FILE* fp;
	fp = fopen(fileName.c_str(), "w");

	if (!fp)
	{
		cout << "Open file failed!" << endl;
		return;
	}

	for (size_t i = 0; i < pts.size(); i++)
	{
		fprintf(fp, "%d %d\n", pts[i].x, pts[i].y);
	}

	if (pts.size() == 0)
	{
		cout << "[WARNING] point number is 0" << endl;
	}

	fclose(fp);
}

/* 读取点 */
void readPoints(vector<Point>& pts, string fileName)
{
	FILE* fp;
	fp = fopen(fileName.c_str(), "r");

	if (!fp)
	{
		cout << "Open file failed!" << endl;
		return;
	}

	while (!feof(fp))
	{
		Point pt;
		fscanf(fp, "%d %d\n", &pt.x, &pt.y);
		pts.push_back(pt);
	}

	if (pts.size() == 0)
	{
		cout << "[WARNING] point number is 0" << endl;
	}

	fclose(fp);
}

2. ifstream/ofstream/fstream使用示例

C++ 文件和流 | 菜鸟教程

将读写点的代码用fstream改写，大致如下：

/* 保存点 */
void savePoints(vector<Point>& pts, string fileName)
{
	fstream file;
	file.open(fileName, ios::out | ios::trunc);  // ios::trunc截断，强行覆盖已有结果

	for (size_t i = 0; i < pts.size(); i++)
	{
		file << pts[i].x << " " << pts[i].y << endl;
	}

	file.close();
}

/* 读取点 */
void readPoints(vector<Point>& pts, string fileName)
{
	fstream file;
	file.open(fileName, ios::in);

	Point pt;
	char ch;
	while (!file.eof())
	{
		file >> pt.x >> pt.y;
		pts.push_back(pt);
	}

	file.close();
}

其中open()函数的第二个参数可以参考下表。

模式标志	描述
ios::app	追加模式。所有写入都追加到文件末尾。
ios::ate	文件打开后定位到文件末尾。
ios::in	打开文件用于读取。
ios::out	打开文件用于写入。
ios::trunc	如果该文件已经存在，其内容将在打开文件之前被截断，即把文件长度设为 0。

但是用改写的代码执行后存在一个问题，由于采用的是流的方式进行读写，因此更偏向于单个字符或单个数字的操作，读入时会自动跳过空格和换行符，当输出到文件时使用file << pt.x << " " << pt.y << endl;，那么对应输入时只需要用file >> pt.x >> pt.y;即可。这就导致两个问题：

1. 无法自定义分隔符。如果使用逗号或多个逗号作为分隔符，那么必须将其作为单个字符读入到变量中：file >> pt.x >> ch >> pt.y;，或者已知分隔符的长度，控制文件指针跳转（用到seek get）：file >> pt.x; file.seekg(n, ios::cur); file >> pt.y;；
2. 文件尾难以判断。假设文件中保存了1000个点，那么在保存时，通常会记录1000行的x、y坐标，最后一行为空。在使用fscanf格式化输入时，会自动跟到数据和换行符（例如fscanf(fp, "%d %d\n")），而在使用文件流时，最后一个换行符的存在导致读取完最后一个数据行之后，file.eof()函数返回值仍为false，因此会额外执行一次循环，而此时file >> pt.x >> pt.y根本无法读入数据，因此会导致最后一个数据项在数组的末尾出现两次。因此，需要设计额外的逻辑来判断真实的文件尾。

3. 总结

fstream采用流的方式读取文件，更加安全，也符合读写逻辑，但损失了格式化的便捷性。

针对流的操作只能用流的方式来应对，改进一下上面的例子，当数据之间的分隔符为空格时，可以不考虑分隔符直接读入；在确保数据文件的最后一项数据之后有一个换行符的前提下，可以采用读完数据再判断是否到达文末的方式打断循环，这种方法可以解决当前问题，但是如果最后一行没有换行符，那么这种方法就会少读取一行数据。而相对地，fscanf只会提示错误，而不会导致数据缺失。综合来看，格式化输入输出要比纯粹的流方法来得方便，流方式无法达到格式化输入的便利性。

/* 保存点 */
void savePoints(vector<Point>& pts, string fileName)
{
	fstream file;
	file.open(fileName, ios::out | ios::trunc);  // ios::trunc截断，强行覆盖已有结果

	for (size_t i = 0; i < pts.size(); i++)
	{
		file << pts[i].x << " " << pts[i].y << endl;
	}

	file.close();
}

/* 读取点 */
void readPoints(vector<Point>& pts, string fileName)
{
	fstream file;
	file.open(fileName, ios::in);

	Point pt;
	while (true)
	{
		file >> pt.x >> pt.y;
		if (file.eof()) break;
		pts.push_back(pt);
	}

	file.close();
}

4. 改进：既不要_CRT_SECURE_NO_WARNINGS，又要格式化输入输出

解决方案：使用fopen_s，fscanf_s，fprintf_s。使用上的区别主要在fopen_s上，三个函数的使用如下所示。使用这样的代码就可以避免VS报错和警告。

/* 保存点 */
void savePoints(vector<Point>& pts, string fileName)
{
	FILE* fp;
	if (!fopen_s(&fp, fileName.c_str(), "w") != 0 || !fp)
	{
		cout << "File open failed!" << endl;
		return;
	}

	for (size_t i = 0; i < pts.size(); i++)
	{
		fprintf_s(fp, "%d %d\n", pts[i].x, pts[i].y);
	}
	fclose(fp);
}

/* 读取点 */
void readPoints(vector<Point>& pts, string fileName)
{
	FILE* fp;
	if (fopen_s(&fp, fileName.c_str(), "r") != 0 || !fp)
	{
		cout << "File open failed!" << endl;
		return;
	}

	Point pt;
	while (!feof(fp))
	{
		fscanf_s(fp, "%d %d\n", &pt.x, &pt.y);
		pts.push_back(pt);
	}

	fclose(fp);
}