深入探討C++中的seekg函數

C++中的seekg函數是文件輸入流中的基本操作函數之一，它用於設置輸入文件流的讀取位置，同時還可以控制讀寫位置的偏移量。本文將從多個方面對seekg函數進行詳細闡述。

一、seekg常見用法及解釋

在C++中，文件讀取是通過輸入流完成的。而對於輸入流，其文件讀入位置通常是在文件的起始位置，但有時需要在文件某個位置開始讀取，這時就需要用到seekg函數。

seekg函數的基本語法形式如下：

streampos seekg (streampos pos);
streampos seekg (streamoff off, ios_base::seekdir dir);

第一個參數pos用於指定從文件的哪個位置開始讀取，它是一個流位置類型streampos。streampos類型實際是long類型的，它記錄的是從文件的起始位置開始，到指定位置結束的位元組數。例如，如果想從文件的第1000個位元組開始讀取，就需要將參數pos設置為streampos(1000)。

第二個參數off和第三個參數dir是配合使用的。off用於指定相對於起始位置偏移多少位元組，而dir則說明偏移的方向，可以是ios_base::beg、ios_base::cur或ios_base::end，分別表示從起始位置開始偏移、從當前位置偏移、從文件長度末尾開始偏移。例如，如果要從當前位置往後偏移10個位元組，就可以使用：seekg(10, ios_base::cur)。

二、seekg的高級用法——seekg鏈式操作

除了基本用法的組合外，seekg也可以採用鏈式操作的方式進行文件讀取。代碼如下：

ifstream ifs("test.txt");
ifs.seekg(10).read(buf, 20);

上面的代碼在讀取文件時先將讀取位置定位到10個位元組處，然後接著往後讀取20個位元組的數據。

三、seekg函數在二進位文件讀取中的應用

一個常見的二進位文件格式是由多個固定大小的結構體組成的，這時需要用到seekg函數以定位結構體的起始位置。例如，下面的代碼用於讀取一個存儲了多個視頻幀（Frame）的二進位文件：

struct Frame {
    int w, h;  // 寬高
    unsigned char* data;  // 像素數據
};
vector frames;
ifstream ifs("video.bin", ios::binary);
while (true) {
    Frame frame;
    ifs.read((char*)&frame.w, sizeof(int));
    if (ifs.eof()) break;
    ifs.read((char*)&frame.h, sizeof(int));
    frame.data = new unsigned char[frame.w * frame.h];
    ifs.read((char*)frame.data, frame.w * frame.h);
    frames.push_back(frame);
    ifs.seekg(sizeof(int), ios::cur);
}

在這段代碼中，如果我們不知道二進位文件中每個Frame結構的大小，那麼就需要先讀取出w和h（兩個int類型，共佔8個位元組），再根據w和h計算出像素數據的長度，然後再調用read函數讀取像素數據。最後調用seekg函數跳過一個int類型的結構，去讀取下一個Frame。

四、實際應用——使用seekg實現斷點續傳

在網路傳輸中，經常需要支持斷點續傳的功能，這時seekg函數就可以派上用場了。下面是一個簡單的示例：

ifstream ifs("test.txt", ios::binary);
int startPos = getStartPositionFromServer();  // 從伺服器獲取起始位置
int fileSize = getFileSizeFromServer();  // 獲取文件大小
ifs.seekg(startPos, ios::beg);  // 從指定位置開始讀取文件
while (startPos < fileSize) {
    char buffer[4096];
    int bytes = min(fileSize - startPos, 4096);
    ifs.read(buffer, bytes);
    saveToFile(buffer, bytes);  // 將讀取到的數據保存到本地
    startPos += bytes;
}

這段代碼先從伺服器獲取文件的起始位置和大小，然後使用seekg函數從對應位置開始讀取文件。因為網路傳輸可能會中斷，所以從文件的起始位置開始讀取是不行的，我們需要讀取斷點位置之後的所有數據，直到文件結束。將讀取到的數據保存到本地後，就可以更新斷點位置，繼續下一次的傳輸。

五、小結

本文從seekg函數的基本用法、高級用法、二進位文件讀取、實際應用等多個方面進行了詳細闡述。seekg函數在文件操作過程中非常重要，能夠幫助我們實現更多的功能。通過學習本文，相信大家對於seekg函數有了更深入的理解和掌握。