Лаб. работа “Потоки ввода/вывода и работа с файлами”

Программирование сетевых приложений
Практика
Автор

Бизюк Андрей

Дата публикации

9 апреля 2026 г.

Цель работы

Освоить чтение данных из файла с помощью потоков ввода (std::ifstream / QTextStream) и их последующий парсинг для инициализации переменных в приложении. Разработать программу, считывающую параметры сетевого подключения из структурированного текстового файла.

Теоретические сведения

Потоки ввода/вывода C++

Класс Заголовок Назначение
std::ifstream <fstream> Чтение из файла
std::ofstream <fstream> Запись в файл
std::fstream <fstream> Чтение и запись
std::stringstream <sstream> Работа со строкой как с потоком

Чтение из файла (std::ifstream)

#include <fstream>
#include <string>

ifstream file("config.txt");
if (!file.is_open()) {
    cerr << "Ошибка открытия файла" << endl;
    return;
}

string line;
while (getline(file, line)) {
    cout << line << endl;
}
file.close();

Построчный парсинг

while (getline(file, line)) {
    if (line.empty() || line[0] == '#') continue;  // пропуск пустых строк и комментариев
    size_t pos = line.find('=');
    if (pos != string::npos) {
        string key = line.substr(0, pos);
        string value = line.substr(pos + 1);
        // обработка key-value пары
    }
}

Запись в файл (std::ofstream)

ofstream log("log.txt", ios::app);  // режим дозаписи
if (log.is_open()) {
    log << "[INFO] " << timestamp << " Соединение установлено" << endl;
    log.close();
}

Строковые потоки (std::stringstream)

#include <sstream>

string data = "192.168.1.1 8080 TCP";
istringstream iss(data);
string ip; int port; string protocol;
iss >> ip >> port >> protocol;

Форматирование вывода

#include <iomanip>

cout << setw(15) << left << ip
     << setw(8) << port
     << setw(10) << protocol << endl;

Работа с каталогами

#include <filesystem>
namespace fs = std::filesystem;

// Создание каталога
fs::create_directory("logs");

// Проверка существования
if (fs::exists("config.txt")) { ... }

// Перебор файлов в каталоге
for (const auto& entry : fs::directory_iterator("data")) {
    cout << entry.path().filename() << endl;
}

Задание для выполнения

Разработать программу, которая считывает параметры для сетевого подключения из структурированного текстового файла и выполняет операции с файлами журнала.

Требования к программе

  1. Создать файл конфигурации config.txt (в каталоге проекта) в формате ключ=значение:

    # Конфигурация сетевого подключения
server_ip=192.168.1.100
server_port=8080
protocol=TCP
timeout=5000
max_retries=3
username=admin
log_file=connection.log

  2. Реализовать класс ConnectionConfig:

    • закрытые поля: serverIp, protocol, username, logFile (string), serverPort, timeout, maxRetries (int)
    • метод loadFromFile(const string& filename) — чтение и парсинг файла конфигурации. Пропуск пустых строк и строк-комментариев (начинающихся с #). При отсутствии файла — генерировать исключение std::runtime_error.
    • метод saveToFile(const string& filename) — запись текущей конфигурации в файл
    • метод display() — форматированный вывод всех параметров
    • геттеры и сеттеры для всех полей

  3. Реализовать класс ConnectionLogger:

    • закрытое поле: путь к файлу журнала (string)
    • метод log(const string& level, const string& message) — запись в формате [ГГГГ-ММ-ДД ЧЧ:ММ:СС] [УРОВЕНЬ] сообщение в файл (режим дозаписи)
    • метод readLog() — чтение и вывод всего файла журнала
    • метод clearLog() — очистка файла журнала
    • метод searchLog(const string& keyword) — поиск строк, содержащих ключевое слово

  4. Реализовать класс NetworkSimulator:

    • использует ConnectionConfig и ConnectionLogger
    • метод connect() — имитация подключения: записывает в журнал этапы (DNS-резолвинг, TCP handshake, аутентификация, подключение)
    • метод sendData(const string& data) — имитация отправки: записывает данные и размер в журнал
    • метод disconnect() — имитация отключения

  5. В функции main():

    • Загрузить конфигурацию из файла
    • Вывести загруженные параметры
    • Создать логгер и симулятор
    • Выполнить подключение, отправку данных, отключение
    • Вывести содержимое журнала
    • Выполнить поиск по журналу

Пример ожидаемого вывода

=== Загруженная конфигурация ===
Сервер:     192.168.1.100:8080
Протокол:   TCP
Таймаут:    5000 мс
Повторы:    3
Пользователь: admin
Журнал:     connection.log

=== Имитация подключения ===
[DNS] Резолвинг 192.168.1.100... OK
[TCP] Handshake... OK
[AUTH] Аутентификация пользователя admin... OK
[CONNECT] Подключение установлено

=== Отправка данных ===
[SEND] Отправлено 15 байт: Hello, Server!

=== Содержимое журнала ===
[2025-09-01 14:30:00] [INFO] DNS-резолвинг: 192.168.1.100
[2025-09-01 14:30:00] [INFO] TCP handshake завершён
[2025-09-01 14:30:01] [INFO] Аутентификация: admin
[2025-09-01 14:30:01] [INFO] Подключение установлено
[2025-09-01 14:30:01] [INFO] Отправка данных: Hello, Server! (15 байт)
[2025-09-01 14:30:02] [INFO] Отключение

=== Поиск по журналу (ключевое слово: "admin") ===
[2025-09-01 14:30:01] [INFO] Аутентификация: admin

Индивидуальные задания

Вариант 1. Конфигурация почтового клиента

Файл: mail_config.txt (формат ключ=значение):

# Конфигурация почтового клиента
smtp_server=smtp.example.com
smtp_port=587
pop3_server=pop.example.com
pop3_port=995
email=user@example.com
password=secret123
signature=С уважением, Администратор

Классы: MailConfig (поля: smtpServer, pop3Server, email, password, signature, smtpPort, pop3Port; методы: loadFromFile(), saveToFile(), display()), MailLogger (методы: log(), readLog(), searchLog()), MailSimulator (методы: connect(), sendMail(), receiveMail(), disconnect() — имитация с записью в журнал). Меню: 1. Загрузить конфигурацию, 2. Показать параметры, 3. Имитация отправки письма, 4. Содержимое журнала, 5. Поиск по журналу, 0. Выход.

Вариант 2. Учёт лицензий ПО

Файл: licenses.txt (формат ключ=значение):

# Реестр лицензий
software=Network Monitor
license_key=XXXX-YYYY-ZZZZ
type=enterprise
expiry_date=2026-12-31
user=admin
max_seats=10

Классы: LicenseConfig (поля: software, licenseKey, type, expiryDate, user, maxSeats; методы: loadFromFile(), saveToFile(), display()), LicenseLogger (методы: log(), readLog(), searchLog()), LicenseSimulator (методы: activate(), checkExpiry(), validateKey(), deactivate() — имитация с записью в журнал). Меню: 1. Загрузить конфигурацию, 2. Показать параметры, 3. Активировать лицензию, 4. Проверить срок действия, 5. Содержимое журнала, 0. Выход.

Вариант 3. Конфигурация FTP-клиента

Файл: ftp_config.txt — формат ключ=значение: host, port, username, password, remote_dir, local_dir, mode (active/passive), timeout. Классы: FTPConfig (loadFromFile/saveToFile/display), FTPLogger (log/readLog/searchLog), FTPSimulator (connect/upload/download/list). Меню: загрузить конфиг, показать, имитация операций, журнал, поиск по журналу.

Вариант 4. Конфигурация базы данных

Файл: db_config.txt — формат ключ=значение: db_host, db_port, db_name, username, password, pool_size, timeout. Классы: DBConfig (loadFromFile/saveToFile/display), DBLogger (log/readLog/searchLog), DBSimulator (connect/query/disconnect). Меню: загрузить конфиг, показать, имитация запросов, журнал, поиск по журналу.

Вариант 5. Конфигурация VPN-подключения

Файл: vpn_config.txt — формат ключ=значение: server, port, protocol, username, password, dns, kill_switch. Классы: VPNConfig (loadFromFile/saveToFile/display), VPNLogger (log/readLog/searchLog), VPNSimulator (connect/tunnel/disconnect). Меню: загрузить конфиг, показать, имитация подключения, журнал, поиск по журналу.

Вариант 6. Журнал веб-сервера (анализ access.log)

Файл: access.log — формат: IP метод URL код_ответа размер timestamp. Классы: LogParser (parseFromFile/filterByCode), LogAnalyzer (getStats/searchByKeyword), LogExporter (saveToFile). Меню: загрузить лог, показать все записи, фильтр по коду ответа, статистика, поиск, экспорт.

Вариант 7. Конфигурация DHCP-сервера

Файл: dhcp_config.txt — формат ключ=значение: subnet, mask, range_start, range_end, gateway, dns, lease_time. Классы: DHCPConfig (loadFromFile/saveToFile/display), DHCPLogger (log/readLog/searchLog), DHCPSimulator (assign/revoke/list). Меню: загрузить конфиг, показать, имитация выдачи адресов, журнал, поиск по журналу.

Вариант 8. Таблица маршрутизации из файла

Файл: routes.txt — формат: сеть маска шлюз интерфейс метрика (одна запись на строку). Классы: RouteTable (loadFromFile/saveToFile/findRoute), RouteLogger (log/readLog/searchLog), RouteSimulator (addRoute/removeRoute/routePacket). Меню: загрузить, показать, найти маршрут, имитация маршрутизации, журнал.

Вариант 9. Конфигурация SSH-подключений

Файл: ssh_hosts.txt — формат: alias host port user keyfile (одна запись на строку, возможно несколько хостов). Классы: SSHConfig (loadFromFile/saveToFile/display), SSHLogger (log/readLog/searchLog), SSHSimulator (connect/execute/disconnect). Меню: загрузить конфиг, показать, имитация выполнения команд, журнал, поиск по журналу.

Вариант 10. Учёт DNS-записей

Файл: dns_records.txt — формат: домен тип значение TTL (одна запись на строку). Классы: DNSRecords (loadFromFile/saveToFile/lookup), DNSLogger (log/readLog/searchLog), DNSSimulator (resolve/add/remove). Меню: загрузить, показать все записи, поиск записи по домену, имитация DNS-разрешения, журнал.

Вариант 11. Конфигурация балансировщика нагрузки

Файл: lb_config.txt — формат ключ=значение: listen_port, algorithm (round_robin/least_conn), backend1, backend2, health_check_interval. Классы: LBConfig (loadFromFile/saveToFile/display), LBLogger (log/readLog/searchLog), LBSimulator (distribute/check). Меню: загрузить конфиг, показать, имитация балансировки запросов, журнал, поиск по журналу.

Вариант 12. Журнал ошибок приложения

Файл: error_log.txt — формат: timestamp уровень модуль сообщение (одна запись на строку). Классы: ErrorLog (loadFromFile/appendEntry/searchByKeyword), ErrorStats (countByLevel/countByModule), ErrorExporter (saveToFile). Меню: загрузить лог, показать все записи, статистика по уровням/модулям, поиск, экспорт.

Вариант 13. Конфигурация IoT-устройств

Файл: devices.txt — формат: id тип ip порт интервал_опроса (одно устройство на строку). Классы: DeviceConfig (loadFromFile/saveToFile/display), DeviceLogger (log/readLog/searchLog), DeviceSimulator (readData/configure). Меню: загрузить конфиг, показать, имитация опроса устройств, журнал, поиск по журналу.

Вариант 14. Учёт пользователей чата

Файл: chat_users.txt — формат: логин ip порт статус время_подключения (один пользователь на строку). Классы: UserManager (loadFromFile/saveToFile/findUser), ChatLogger (log/readLog/searchLog), ChatSimulator (login/sendMessage/logout). Меню: загрузить, показать, поиск пользователя, имитация чата, журнал.

Вариант 15. Биллинг интернет-трафика

Файл: traffic.txt — формат: ip объём_МБ дата тариф (одна запись на строку). Классы: TrafficManager (loadFromFile/appendEntry/getStats), BillingLogger (log/readLog/searchLog), BillingSimulator (calculateCost). Меню: загрузить, показать все записи, рассчитать стоимость, статистика, поиск по журналу.

Вариант 16. Конфигурация контейнеров

Файл: containers.txt — формат: имя образ порт статус память (один контейнер на строку). Классы: ContainerConfig (loadFromFile/saveToFile/display), ContainerLogger (log/readLog/searchLog), ContainerSimulator (start/stop/restart). Меню: загрузить конфиг, показать, имитация управления контейнерами, журнал, поиск по журналу.

Вариант 17. Правила фаервола из файла

Файл: firewall_rules.txt — формат: правило ip_источника ip_назначения порт действие протокол (одно правило на строку). Классы: FirewallRules (loadFromFile/saveToFile/evaluatePacket), FWLogger (log/readLog/searchLog), FWSimulator (allowPacket/denyPacket). Меню: загрузить, показать все правила, проверить пакет, имитация фильтрации, журнал.

Вариант 18. Конфигурация SNMP-мониторинга

Файл: snmp_config.txt — формат ключ=значение: community, version, hosts (ip:port через запятую), poll_interval, mibs. Классы: SNMPConfig (loadFromFile/saveToFile/display), SNMPLogger (log/readLog/searchLog), SNMPSimulator (poll/alert). Меню: загрузить конфиг, показать, имитация опроса узлов, журнал, поиск по журналу.

Вариант 19. Учёт лицензий ПО

Файл: licenses.txt — формат: ПО ключ тип дата_истечения пользователь (одна лицензия на строку). Классы: LicenseManager (loadFromFile/saveToFile/checkLicense), LicenseLogger (log/readLog/searchLog), LicenseSimulator (activate/verify). Меню: загрузить, показать все лицензии, проверить лицензию, имитация активации, журнал.

Вариант 20. Конфигурация вебхуков

Файл: webhooks.txt — формат: имя URL метод событие заголовки (один вебхук на строку). Классы: WebhookConfig (loadFromFile/saveToFile/display), WebhookLogger (log/readLog/searchLog), WebhookSimulator (trigger/verify). Меню: загрузить конфиг, показать, имитация вызова вебхука, журнал, поиск по журналу.

Порядок выполнения

  1. Создать проект C++ в Qt Creator (CMake).
  2. Создать файл config.txt в каталоге проекта.
  3. Реализовать класс ConnectionConfig с чтением и записью конфигурации.
  4. Реализовать класс ConnectionLogger с работой с файлом журнала.
  5. Реализовать класс NetworkSimulator, объединяющий конфигурацию и логирование.
  6. В main() загрузить конфигурацию, выполнить все операции, вывести результаты.
  7. Проверить: изменить параметры в config.txt, перезапустить программу, убедиться в корректном чтении.
  8. Скомпилировать, запустить, сохранить скриншоты.

Контрольные вопросы

  1. Какие классы для работы с файлами предоставляет стандартная библиотека C++?
  2. Чем отличаются режимы открытия файла ios::in, ios::out, ios::app, ios::trunc?
  3. Как проверить, что файл успешно открыт? Что произойдёт при попытке чтения несуществующего файла?
  4. Чем отличается getline(file, line) от оператора >>?
  5. Для чего используется std::stringstream? Приведите пример из вашей программы.
  6. Как работает функция substr() и метод find() класса string?
  7. Как получить текущую дату и время для записи в журнал?
  8. Что такое манипуляторы вывода (setw, left, setfill)? Как они используются?
  9. Какие преимущества даёт хранение конфигурации в файле по сравнению с жёстким кодированием в программе?

Содержание отчёта

  1. Тема, цель и задание лабораторной работы.
  2. Содержимое файла config.txt.
  3. Текст программы с комментариями.
  4. Скриншоты: вывод загруженной конфигурации, имитация подключения, содержимое журнала.
  5. Ответы на контрольные вопросы.
Наверх