C++ 檔案輸入/輸出：使用標準 IO 库

許多 C++ 開發者習慣沿用 C 的 FILE* 指標操作檔案，這不僅影響程式碼美觀，也錯失了 C++ 標準庫提供的更完善、型別安全、物件導向的檔案操作機制。本文系統介紹 <fstream> 的核心用法。

1. 檔案串流類別與物件建立

物件建立與開啟檔案

// 兩步驟：宣告再開啟
ifstream infile;
infile.open("data.txt");

// 一步驟：建構函數直接開啟
ifstream infile("data.txt");
ofstream outfile("output.txt", ios::out | ios::trunc);

檢查開啟是否成功

if (!infile) { /* 開啟失敗處理 */ }
// 或
if (infile.fail()) { ... }

2. 文字檔案處理：插入/擷取運算子

ofstream outfile("text.txt");
outfile << "Hello " << 123 << '\n';  // 寫入

ifstream infile("text.txt");
string word;
infile >> word;  // 讀取以空白分隔的單字

格式化操縱子

outfile << hex << 123;           // 輸出 7b
outfile << setprecision(5) << 3.1415926; // 輸出 3.1416

讀取整行：getline()

string line;
getline(infile, line);        // 讀至換行，捨棄換行字元
getline(infile, line, '|');   // 自訂分隔符

3. 二進位檔案處理

單一字元：put() / get()

outfile.put('c');             // 寫入單一字元
char ch;
infile.get(ch);               // 讀取單一字元到 ch
int c = infile.get();         // 返回字元整數值，EOF 為 -1
infile.get(buf, 100, '\n');   // 讀入字元陣列

資料區塊：read() / write()

// 寫入結構體陣列
struct Record { int id; double value; } recs[10];
outfile.write(reinterpret_cast<char*>(recs), sizeof(recs));

// 讀回
infile.read(reinterpret_cast<char*>(recs), sizeof(recs));

二進位模式下資料以位元組序列處理，不進行字元轉換，適合結構體、陣列等非文字資料。

4. 檔案定位：seekg / seekp / tellg / tellp

// 讀取位置
infile.seekg(0, ios::beg);    // 移至開頭
infile.seekg(10, ios::cur);   // 從目前位置前移 10 位元組
infile.seekg(-20, ios::end);  // 從末尾倒退 20 位元組
streampos pos = infile.tellg(); // 取得目前讀取位置

// 寫入位置
outfile.seekp(0, ios::beg);
streampos wpos = outfile.tellp();

注意：定位通常用於二進位檔案；文字檔案因換行字元轉換可能導致位置不符預期。

5. 檔案模式旗標組合

// 常見組合
ofstream ofs("log.txt", ios::out | ios::app);      // 追加寫入
fstream fs("data.bin", ios::in | ios::out | ios::binary); // 讀寫二進位

ofstream 預設 ios::out | ios::trunc；ifstream 預設 ios::in。

6. 關閉檔案與資源管理

infile.close();  // 程式結束或重新關聯其他檔案前必須關閉

善用 RAII：串流物件離開作用域時自動呼叫 close()，建議在區塊內使用串流物件以確保資源釋放。