C++/Python文件读写

C++

为了方便开发，写了一个文本读写程序，能够读写二进制/文本格式的文件，程序只由一个头文件组成，可以很方便地加入到现有程序。完整程序如下：

#ifndef FILE_HELPER_HPP
#define FILE_HELPER_HPP

#include <fstream>
#include <memory>

// FileWriter //
class FileWriter{
public:
    FileWriter(const std::string& file_name){
        file_.open(file_name, std::ios::out);
    }
    ~FileWriter(){
        file_.close();
    }
    void write_txt(const std::string& str){
        file_ << str;
    }
    void write_bin(const char* bytes, size_t size){
        file_.write(bytes, size);
    }
    void close(){
        file_.close();
    }
    static std::shared_ptr<FileWriter> create(const std::string& file_name){
        return std::make_shared<FileWriter>(file_name);
    }

private:
    std::ofstream file_;
};
using FileWriterPtr = std::shared_ptr<FileWriter>;

// FileReader //
class FileReader{
public:
    enum{
        TXT = 0,
        BIN,
    };
public:
    FileReader(const std::string& file_name, int type){
        if(type == BIN)
            file_.open(file_name, std::ios::binary);
        else
            file_.open(file_name, std::ios::in);
    }
    ~FileReader(){
        file_.close();
    }
    void read_txt(double* buf, size_t size){
        for(size_t i = 0; i < size; ++i){
            file_ >> buf[i];
        }
    }
    char* read_bin(size_t size){
        auto bytes = new char[size];
        file_.read(bytes, size);
        return bytes;
    }
    void close(){
        file_.close();
    }
    static std::shared_ptr<FileReader> create(const std::string& file_name, int type = TXT){
        return std::make_shared<FileReader>(file_name, type);
    }
private:
    std::ifstream file_;
};
using FileReaderPtr = std::shared_ptr<FileReader>;

#endif // FILE_HELPER_HPP

测试程序

使用流程大致为：

1. 定义数据格式结构体，在其中实现to_string()方法。实例化一个数据结构体
2. 使用create方法创建一个FileReader/FileWriter实例，返回值是一个智能指针
3. 按照指定格式调用读写函数，格式示例见测试程序

测试程序如下：

#include <iostream>
#include "file_helper.hpp"

struct Data{
    double x;
    double y;
    double z;
    inline std::string to_string(){
        return std::to_string(x) + " " + std::to_string(y) + " " + std::to_string(z) + "\n";
    }
};

int main(int argc, char** argv){

    Data data{1.0, 2.0, 3.0};

    /// Text ///

    FileWriterPtr writer_txt = FileWriter::create("test.txt");
    writer_txt->write_txt(data.to_string());
    writer_txt->close();

    FileReaderPtr reader_txt = FileReader::create("test.txt");
    Data data_txt;
    reader_txt->read_txt((double*)(&data_txt), sizeof(Data) / sizeof(double));
    std::cout << "文本文件读取结果  : " << std::endl; 
    std::cout << data_txt.to_string() << std::endl;

    /// Binary ///

    FileWriterPtr writer_bin = FileWriter::create("test.bin");
    writer_bin->write_bin((char*)(&data), sizeof(Data));
    writer_bin->close();

    FileReaderPtr reader_bin = FileReader::create("test.bin");
    Data data_bin;
    reader_bin->read_bin((char*)(&data_bin), sizeof(Data));
    std::cout << "二进制文件读取结果: " << std::endl;
    std::cout << data_bin.to_string() << std::endl;

    return 0;
}

测试结果：

文本文件读取结果  : 
1.000000 2.000000 3.000000

二进制文件读取结果: 
1.000000 2.000000 3.000000

其他

在Data结构体中实现to_string()方法，还可以使用以下两种方式

• 使用stringstream

#include <sstream>

inline std::string to_string() const{
    std::stringstream ss;
    ss.precision(15); // 设置保存位数
    ss  << x << " " << y << " " << z
        << std::endl;
    return ss.str();
}

• 使用fmt::format

inline std::string to_string() const{
    return fmt::format("{} {} {}\n", x, y, z);
}

注：需要另外安装fmt

Python

Python文件读写非常方便，使用Numpy即可

import numpy as np

data = np.array([[0.1, 1, 2.2],
                 [3.3, 4, 5.2], 
                 [6.7, 7, 8.9]])

##### 文本文件操作 #####

# 保存为txt
np.savetxt("data.txt", data)
# 定义数据格式 i1: int8 i2: int16 f4: float64
data_type = np.dtype([("a", "i1"), ("b", "f4"), ("c", "f8")])

# 按照指定格式导入txt文件
data = np.loadtxt("data.txt", dtype=data_type)

# 访问读取的结果
print(data['a'])
print(data['b'])
print(data['c'])

##### 二进制文件操作 #####

# 保存为bin
data.tofile("data.bin")
# 按照指定格式导入bin文件
data = np.fromfile("data.bin", dtype=data_type)

# 访问读取的结果
print(data['a'])
print(data['b'])
print(data['c'])

运行结果：

----- txt -----
[0 3 6]
[1. 4. 7.]
[2.2 5.2 8.9]
----- bin -----
[0 3 6]
[1. 4. 7.]
[2.2 5.2 8.9]