Чтение и запись файлов в C++: ifstream, ofstream и fstream — практическое руководство

Этот материал — ответ на частый запрос «C++ чтение и запись файлов: ifstream/ofstream примеры». Разберём базовые классы потоков, режимы открытия, безопасные паттерны, чтение построчно и побайтно, а также двоичные файлы и обработку ошибок. Все примеры компилируются и подходят для начинающих и продолжающих.

Базовые классы для работы с файлами

• std::ifstream — чтение (input file stream)
• std::ofstream — запись (output file stream)
• std::fstream — и чтение, и запись

RAII освобождает файл автоматически при разрушении объекта потока — закрывать вручную обычно не требуется.

Открытие файла и проверка ошибок

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

int main() {
    std::ifstream in("input.txt");
    if (!in.is_open()) {
        std::cerr << "Не удалось открыть input.txt\n";
        return 1;
    }

    std::string line;
    size_t lines = 0;
    while (std::getline(in, line)) {
        ++lines;
    }
    std::cout << "Строк в файле: " << lines << "\n";
}

Если файл не открылся, проверьте путь, права и существование каталога.

Режимы открытия файла

• std::ios::in — чтение (по умолчанию для ifstream)
• std::ios::out — запись (по умолчанию для ofstream)
• std::ios::app — дозапись в конец
• std::ios::trunc — обрезать файл при открытии
• std::ios::binary — двоичный режим (важно на Windows)

std::ofstream out("log.txt", std::ios::app);           // дозапись
std::ifstream binIn("data.bin", std::ios::binary);      // двоичный
std::fstream  both("db.dat", std::ios::in | std::ios::out | std::ios::binary);

На Windows текстовый режим меняет переводы строк. Для двоичных данных всегда используйте std::ios::binary.

Чтение построчно и по словам

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

int main() {
    std::ifstream in("config.txt");
    if (!in) return 1;

    // Пример: сначала число, потом строка с пробелами
    int version = 0;
    in >> version;                 // читает до пробела/перевода строки
    in.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n');

    std::string title;
    std::getline(in, title);        // корректно прочитает всю строку

    std::cout << "version=" << version << ", title=" << title << "\n";
}

Альтернатива для пропуска пробелов перед getline: std::getline(in >> std::ws, line).

Запись в файл: переносы строк и буферизация

#include <fstream>
#include <string>

int main() {
    std::ofstream out("report.txt"); // trunc по умолчанию
    if (!out) return 1;

    out << "Отчёт за день" << '\n';  // '\n' быстрее, чем std::endl
    out << "Всего записей: " << 42 << '\n';
}

Совет: используйте '\n' вместо std::endl, чтобы не форсировать лишний flush.

Работа с путями: std::filesystem

#include <filesystem>
#include <fstream>

int main() {
    namespace fs = std::filesystem;
    fs::path p = "output/logs/app.log";
    fs::create_directories(p.parent_path());

    std::ofstream out(p, std::ios::app);
    out << "Started" << '\n';
}

Так вы избежите ошибок «No such file or directory», если каталога ещё нет.

Считать весь файл в строку

#include <fstream>
#include <string>
#include <iterator>

std::string read_all(const std::string& path) {
    std::ifstream in(path, std::ios::binary);
    if (!in) return {};
    return std::string(
        std::istreambuf_iterator<char>(in),
        std::istreambuf_iterator<char>()
    );
}

Подходит для небольших файлов (напр., конфигураций, шаблонов).

Двоичные файлы: чтение и запись

#include <fstream>
#include <type_traits>
#include <vector>

struct Record {
    int    id;
    double value;
};
static_assert(std::is_trivially_copyable_v<Record>);

int main() {
    // Запись
    {
        std::ofstream out("data.bin", std::ios::binary);
        Record r{123, 45.67};
        out.write(reinterpret_cast<const char*>(&r), sizeof(r));
    }

    // Чтение
    {
        std::ifstream in("data.bin", std::ios::binary);
        Record r{};
        in.read(reinterpret_cast<char*>(&r), sizeof(r));
    }
}

Такой подход быстрый, но не переносимый между архитектурами из-за выравнивания/эндианности. Для устойчивых форматов используйте сериализацию (JSON/CBOR/Protobuf и пр.) или фиксированный протокол.

Исключения вместо ручных проверок

#include <fstream>
#include <iostream>

int main() {
    try {
        std::ifstream in;
        in.exceptions(std::ios::failbit | std::ios::badbit);
        in.open("input.txt", std::ios::binary);

        std::string s((std::istreambuf_iterator<char>(in)), {});
        std::cout << "Прочитано байт: " << s.size() << "\n";
    } catch (const std::ios_base::failure& e) {
        std::cerr << "Ошибка ввода-вывода: " << e.what() << "\n";
    }
}

Маска исключений заставляет поток бросать исключение при ошибках открытия/чтения/записи.

Мини-пример: копирование файла с подсчётом строк

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

int main(int argc, char** argv) {
    if (argc < 3) {
        std::cerr << "Usage: copy_with_count <src> <dst>\n";
        return 1;
    }

    std::ifstream in(argv[1]);
    if (!in) { std::cerr << "Не открыть: " << argv[1] << "\n"; return 1; }
    std::ofstream out(argv[2]);
    if (!out) { std::cerr << "Не создать: " << argv[2] << "\n"; return 1; }

    std::string line; size_t n = 0;
    while (std::getline(in, line)) {
        ++n;
        out << line << '\n';
    }
    std::cout << "Скопировано. Строк: " << n << "\n";
}

Частые ошибки и как их избежать

• Не проверяете открытие файла — всегда проверяйте is_open() или настраивайте исключения.
• Смешиваете >> и std::getline — используйте ignore или std::ws.
• Забываете std::ios::binary для двоичных данных на Windows — файлы портятся из-за перевода строк.
• Чрезмерно используете std::endl — замените на '\n' для производительности.
• Записываете «сырые» структуры в двоичный файл для обмена между системами — лучше используйте переносимые форматы.

Вывод

Теперь вы умеете надёжно открывать файлы, читать по строкам, писать отчёты, работать с двоичными данными и обрабатывать ошибки. Эти приёмы покрывают 80% типовых задач «чтение и запись файлов в C++» и помогут избегать подводных камней на Windows и Linux.

Хотите системно закрыть пробелы в языке и прокачать практику? Рекомендую посмотреть программу и стартовать обучение по курсу «Программирование на C++ с Нуля до Гуру» — узнать детали курса и забрать первые уроки.