文件操作与异常处理

一句话目标：让程序能从文件读数据、把结果写进文件；并初步认识异常处理这套出错应对机制。

时间复杂度部分见 06.效率-时间复杂度，这里不重复。

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第一部分：为什么需要文件操作

程序默认从键盘读、往屏幕写，运行结束数据就没了。
文件操作让我们把数据存到硬盘，下次运行还能读回来 —— 持久保存。

竞赛里也常要求从指定文件读入、写入指定文件。

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第二部分：C++ 文件流（fstream）

头文件 #include <fstream>，三种流：

类型	作用
ifstream	输入文件流（读文件）
ofstream	输出文件流（写文件）
fstream	可读可写

写文件

#include <fstream>
using namespace std;
 
ofstream fout("out.txt");   // 打开（没有就新建）
fout << "Hello" << endl;
fout << 42 << endl;
fout.close();               // 用完关闭

读文件

ifstream fin("in.txt");
int x;
fin >> x;                   // 用法和 cin 一样
fin.close();

用法和 cin / cout 几乎一样，只是把 cin/cout 换成自己的流对象。

竞赛常用：freopen 重定向

#include <cstdio>
freopen("in.txt", "r", stdin);    // 之后 cin/scanf 就从文件读
freopen("out.txt", "w", stdout);  // 之后 cout/printf 就写到文件

一行重定向，正常写 cin/cout 即可，最省事。

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第三部分：异常处理（try / catch）

程序运行时可能出意外（除以 0、越界、打不开文件）。C++ 用 异常处理 来”捕获”这些错误，避免程序直接崩溃。

try {
    // 可能出错的代码
    if (b == 0) throw "除数不能为 0";  // 抛出异常
    cout << a / b;
}
catch (const char* msg) {              // 捕获并处理
    cout << "出错了：" << msg;
}

• try：把”可能出错”的代码包起来。
• throw：出问题时抛出一个异常。
• catch：接住异常并处理，程序得以继续。

入门阶段了解机制即可；竞赛中用得不多，但能帮助理解”健壮的程序如何应对错误”。

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第四部分：作用域解析运算符 ::

:: 用来指明”某个名字属于哪个作用域 / 命名空间”：

std::cout << "hi";   // 明确用 std 命名空间里的 cout

这就是为什么写了 using namespace std; 后可以省略 std::。类的成员函数在类外定义时也用 ::（如 Student::show()）。

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小结

• 文件操作：<fstream> 的 ifstream 读、ofstream 写，用法同 cin/cout；竞赛常用 freopen 重定向。
• 异常处理：try 包住、throw 抛出、catch 接住，避免程序崩溃。
• :: 作用域解析，指明名字归属。

课后小练

1. 把 1~100 写入 out.txt，再从中读回求和。
2. 用 freopen 把一道题改成”从 in.txt 读、写到 out.txt”。
3. 写一个除法程序，用 try/catch 处理”除数为 0”。