12. Файлы и потоки

Что такое потоки

Поток (stream) — это абстракция, с помощью которой программа обменивается данными с внешним миром. Потоки бывают:

• входные (input) — для чтения данных (например, с клавиатуры или из файла);
• выходные (output) — для записи данных (в консоль или в файл).

В C++ всё работает через потоки: `cin`, `cout`, `ifstream`, `ofstream`, `fstream` — всё это разные типы потоков.

Пример с консолью

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    string name;
    cout << "Введите имя: ";
    cin >> name;
    cout << "Привет, " << name << "!" << endl;
    return 0;
}

Работа с файлами

Для работы с файлами используется библиотека <fstream>. Она предоставляет три основных класса:

• ifstream — чтение из файла (input file stream);
• ofstream — запись в файл (output file stream);
• fstream — чтение и запись (file stream).

Запись данных в файл

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
int main() {
    ofstream file("data.txt"); // открытие файла для записи
if (!file) {
        cout << "Ошибка при открытии файла!" << endl;
        return 1;
    }
file << "Привет, файл!" << endl;
    file << "Число: " << 42 << endl;
file.close(); // обязательно закрываем файл
    cout << "Данные записаны!" << endl;
    return 0;
}

Что делает программа

• Создаёт (или перезаписывает) файл `data.txt` в папке программы.
• Записывает туда две строки текста.
• Закрывает файл.

Чтение данных из файла

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
    ifstream file("data.txt");
if (!file) {
        cout << "Файл не найден!" << endl;
        return 1;
    }
string line;
    while (getline(file, line)) {
        cout << line << endl;
    }
file.close();
    return 0;
}

Объяснение

• `getline(file, line)` — читает строку из файла и сохраняет в переменную `line`.
• Цикл продолжается, пока не достигнут конец файла.

Режимы открытия файлов

Файлы можно открывать в разных режимах:

• ios::out — запись (удаляет старое содержимое).
• ios::app — добавление в конец файла.
• ios::in — чтение.
• ios::binary — бинарный режим.

Пример: добавление данных

#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
    ofstream file("data.txt", ios::app); // добавление в конец
    file << "Новая строка" << endl;
    file.close();
    return 0;
}

Бинарные файлы

Иногда нужно сохранять данные не в виде текста, а в двоичном формате.

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
int main() {
    int numbers[3] = {10, 20, 30};
ofstream fout("numbers.bin", ios::binary);
    fout.write((char*)numbers, sizeof(numbers));
    fout.close();
int read[3];
    ifstream fin("numbers.bin", ios::binary);
    fin.read((char*)read, sizeof(read));
    fin.close();
cout << read[0] << ", " << read[1] << ", " << read[2] << endl;
    return 0;
}

Как это работает

• `write()` записывает байты напрямую.
• `read()` читает байты обратно в массив.
• Используется приведение `(char*)`, чтобы работать с байтовыми данными.

Проверка ошибок

C++ предоставляет методы для проверки ошибок в работе с файлами:

• `file.fail()` — ошибка при открытии или записи.
• `file.eof()` — достигнут конец файла.
• `file.is_open()` — файл успешно открыт.

Пример

ifstream f("data.txt");
if (!f.is_open()) {
    cout << "Не удалось открыть файл!" << endl;
}

Мини-проект: журнал заметок

Создадим простую программу, которая сохраняет заметки в файл и выводит их.

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
    string note;
    cout << "Введите заметку: ";
    getline(cin, note);
ofstream file("notes.txt", ios::app);
    file << note << endl;
    file.close();
cout << "\nВсе заметки:\n";
    ifstream in("notes.txt");
    string line;
    while (getline(in, line)) {
        cout << "- " << line << endl;
    }
    in.close();
return 0;
}

Что делает программа

• Позволяет пользователю ввести новую заметку.
• Сохраняет её в файл `notes.txt`.
• Выводит все существующие заметки.

Типичные ошибки новичков

• Забывают закрыть файл (`file.close()`), из-за чего данные не записываются.
• Пытаются читать файл, который ещё не существует.
• Используют `>>` для чтения строк с пробелами — нужно использовать `getline()`.

Советы новичкам

• Всегда проверяйте, успешно ли открылся файл (`if (!file) ...`).
• Используйте `ios::app`, чтобы не потерять старые данные.
• Работая с бинарными файлами, точно указывайте размер данных (`sizeof`).
• Экспериментируйте: откройте файл в текстовом редакторе и посмотрите, что записалось.

Итоги урока

Теперь вы знаете:

• Как работать с файлами в C++ через потоки.
• Как читать и записывать текстовые и бинарные данные.
• Как проверять ошибки при работе с файлами.
• Как сделать небольшое приложение, сохраняющее информацию на диск.