C++實現檔案逐行讀取與字元匹配的範例詳解

2023-09-06 14:01:55

技術背景

用慣了python，對其他語言就比較的生疏。但是python很多時候在效能上比較受侷限，這裡嘗試通過C++來實現一個檔案IO的功能，看看是否能夠比python的表現更好一些。關於python的類似功能的實現，可以參考這一篇部落格。

C++讀取檔案

首先我們構造一個txt檔案用於測試，比如以下這個名為mindspore.txt的檔案（之所以取這個名字，是因為最近在研究mindspore，因此最方便拿到的資料就是mindspore的藉口api檔案）：

MindSpore Python API
MindSpore Python API
mindspore
mindspore.common.initializer
mindspore.communication
mindspore.compression
mindspore.context
mindspore.dataset
mindspore.dataset.config
mindspore.dataset.text
mindspore.dataset.transforms
mindspore.dataset.vision
mindspore.explainer
mindspore.mindrecord
mindspore.nn
mindspore.numpy
mindspore.nn.probability
mindspore.ops
mindspore.profiler
mindspore.train
MindArmour Python API
mindarmour
mindarmour.adv_robustness.attacks
mindarmour.adv_robustness.defenses
mindarmour.adv_robustness.detectors
mindarmour.adv_robustness.evaluations
mindarmour.fuzz_testing
mindarmour.privacy.diff_privacy
mindarmour.privacy.evaluation
mindarmour.privacy.sup_privacy
mindarmour.utils
MindSpore Hub Python API
mindspore_hub
MindSpore Serving Python API
mindspore_serving
MindQuantum Python API
mindquantum

然後構造一個C++程式碼用於逐行讀取這個檔案，通過getline函數，將獲取到的行字串儲存到strline中，並且每次讀取一行都在螢幕上輸出出來。由於這裡使用的是while迴圈，因此採用index的方案設定了一個跳出迴圈的條件，唯讀取特定的行範圍：

// iofile.cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
 
int main()
{
    using namespace std;
    string filename="mindspore.txt";
    ifstream fin(filename.c_str());
    int index = 0;
    string strline;
    while (getline(fin, strline) && index < 20)
    {
        cout << strline << endl;
        index ++;
    }
    fin.close();
    cout << "Done!n";
    return 0;
}

在讀取完畢後，記得使用close()將檔案關閉。上述程式碼的執行結果如下：

dechin@ubuntu2004:~/projects/gitlab/dechin/$ g++ iofile.cpp
dechin@ubuntu2004:~/projects/gitlab/dechin/$ ./a.out
MindSpore Python API
MindSpore Python API
mindspore
mindspore.common.initializer
mindspore.communication
mindspore.compression
mindspore.context
mindspore.dataset
mindspore.dataset.config
mindspore.dataset.text
mindspore.dataset.transforms
mindspore.dataset.vision
mindspore.explainer
mindspore.mindrecord
mindspore.nn
mindspore.numpy
mindspore.nn.probability
mindspore.ops
mindspore.profiler
mindspore.train
Done!

這裡我們使用的g++版本為9.3.0：

dechin@ubuntu2004:~/projects/gitlab/dechin/$ g++ --version
g++ (Ubuntu 9.3.0-17ubuntu1~20.04) 9.3.0
Copyright (C) 2019 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions. There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

因為上述案例讀取的是前20行的內容，那麼在Linux下我們還可以通過head來檢視前20行的檔案內容：

dechin@ubuntu2004:~/projects/gitlab/dechin/$ head -n 20 mindspore.txt
MindSpore Python API
MindSpore Python API
mindspore
mindspore.common.initializer
mindspore.communication
mindspore.compression
mindspore.context
mindspore.dataset
mindspore.dataset.config
mindspore.dataset.text
mindspore.dataset.transforms
mindspore.dataset.vision
mindspore.explainer
mindspore.mindrecord
mindspore.nn
mindspore.numpy
mindspore.nn.probability
mindspore.ops
mindspore.profiler
mindspore.train

經過對比發現兩個結果是一致的。

C++字串匹配

我們假象一個這樣的測試案例，在上述的txt文字中，我們想把帶有字元context的那一行標記出來，使其跟其他的行不一樣。這時候就需要使用到C++的字串匹配功能，其格式為string.find("context")，返回的是一個識別碼，用於標記是否存在或者是存在的位置，如果字元不存在，則返回結果等價於string::npos。按照這個思路，我們定義一個布林值，在檢索過程中如果遇到context字元就輸出1，否則輸出0，具體的程式碼實現如下：

// iofile.cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
 
int main()
{
    using namespace std;
    string filename="mindspore.txt";
    ifstream fin(filename.c_str());
    int index = 0;
    string strline;
    while (getline(fin, strline) && index < 20)
    {
        bool exists = strline.find("context") == string::npos;
        cout << strline << 't' << !exists << endl;
        index ++;
    }
    fin.close();
    cout << "Done!n";
    return 0;
}

上述程式碼的執行結果如下所示：

dechin@ubuntu2004:~/projects/gitlab/dechin/$ g++ iofile.cpp && ./a.out
MindSpore Python API 0
MindSpore Python API 0
mindspore 0
mindspore.common.initializer 0
mindspore.communication 0
mindspore.compression 0
mindspore.context 1
mindspore.dataset 0
mindspore.dataset.config 0
mindspore.dataset.text 0
mindspore.dataset.transforms 0
mindspore.dataset.vision 0
mindspore.explainer 0
mindspore.mindrecord 0
mindspore.nn 0
mindspore.numpy 0
mindspore.nn.probability 0
mindspore.ops 0
mindspore.profiler 0
mindspore.train 0
Done!

我們可以注意到，在含有context的那一行的行末輸出了一個1，其他行的行末輸出的都是0.

C++執行時間統計

在python中我們常用的一個功能是匯入time.time()來記錄時間，然後計算兩次時間之間的差值，就可以得到一個程式的精確執行時間。C++中有一個比較類似的用法是clock_t，這裡為了方便測試，我們把上述用到的程式碼封裝到一個reader函數內，然後在main函數中呼叫以及統計執行時間：

// iofile.cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include <time.h>
using namespace std;
int reader()
{
    string filename="mindspore.txt";
    ifstream fin(filename.c_str());
    int index = 0;
    string strline;
    while (getline(fin, strline) && index < 20)
    {
        bool exists = strline.find("context") == string::npos;
        cout << strline << 't' << !exists << endl;
        index ++;
    }
    fin.close();
    cout << "Done!n";
    return 0;
}
int main()
{
    clock_t start, end;
    start = clock();
    reader();
    end = clock();
    cout << "The time cost is: " << double(end-start)/CLOCKS_PER_SEC << "s" << endl;
}

上述程式碼的執行結果如下所示：

dechin@ubuntu2004:~/projects/gitlab/dechin/$ g++ iofile.cpp && ./a.out
MindSpore Python API 0
MindSpore Python API 0
mindspore 0
mindspore.common.initializer 0
mindspore.communication 0
mindspore.compression 0
mindspore.context 1
mindspore.dataset 0
mindspore.dataset.config 0
mindspore.dataset.text 0
mindspore.dataset.transforms 0
mindspore.dataset.vision 0
mindspore.explainer 0
mindspore.mindrecord 0
mindspore.nn 0
mindspore.numpy 0
mindspore.nn.probability 0
mindspore.ops 0
mindspore.profiler 0
mindspore.train 0
Done!
The time cost is: 0.000245s

輸出的時間表示這個函數執行時間共計0.2ms。

總結概要

本文簡單的介紹了C++中的三種基礎操作：逐行讀取檔案內容、字串匹配以及執行時間的統計，並且通過一個簡單的範例來實現了這三種基本的功能。相比於python而言，C++的程式碼編寫量肯定要多一些，但是考慮到C++可能帶來的效率增益，我們也應當瞭解其基本的用法以及功能實現。

以上就是C++實現檔案逐行讀取與字元匹配的範例詳解的詳細內容，更多關於C++檔案逐行讀取與字元匹配的資料請關注it145.com其它相關文章！