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第八章 IO库

前言

8.1 IO类

8.2 文件输入输出

8.3 string流

第八章 IO库

前言

        C++语言不直接处理输入输出，而是通过一族定义在标准库中的类型来处理IO。这些类型支持从设备读取数据、向设备写入数据的IO操作，设备可以是文件、控制台窗口等。还有一些类型允许内存IO，即从string读取数据，向string写入数据。

IO库定义了读写内置类型值的操作，此外，一些类如string通常也会定义类似的IO操作，来读写自己的对象。之前已经使用过的IO库设施小结：

8.1 IO类

        目前为止，我们使用的IO类型和对象都是操纵char数据的，并且默认情况下，这些对象都是关联到用户的控制台窗口的。而应用程序常常需读写命名文件，且处理string中的字符会很方便。因此，标准库还定义了其他一些IO类型。

注意：宽字符版本的类型和函数的名字以一个w开始，例如，wcin、wcout和wcerr。

Ⅰ）IO类型间的关系：由于类的继承机制，设备类型和字符大小不影响所执行的IO操作。例如，用 >> 读取数据，而不用考虑是从一个控制台窗口，一个磁盘文件还是一个string读取。

Ⅱ）IO对象无拷贝或赋值

ofstream out1, out2;
out1 = out2;                // 错误！不能对流对象赋值
ofstream print(ofstream);   // 错误！不能初始化ofstream参数
out2 = print(out2);         // 错误！不能拷贝流对象

注意：不能拷贝IO对象，因此也不能将形参或返回类型设置为流类型。进行IO操作的函数通常以引用方式传递和返回流。读写一个IO对象会改变其状态，因此传递和返回的引用不能是const的。

Ⅲ）流的条件状态

在使用流之前，检查它是否处于良好状态。确定一个流对象的状态的最简单的方法是将它当作一个条件来使用。

int ival;
cin >> ival;
// 如果在标准输入上键入Boo，读操作就会失败。若输入文件结束标识，cin也会进入错误状态。

while (cin >> word)
    // ok: 读取成功

查询流的状态：有时我们需要知道流为什么失败，IO库定义了一个与机器无关的iostate类型，提供了表达流状态的完整功能。使用eof、fail、bad和good函数来查询流当前的状态。

管理条件状态：使用clear、setstate和rdstate函数管理条件状态。

auto old_state = cin.rdstate();    // 记住cin的当前状态
cin.clear();                       // 使cin有效
process_input(cin);                // 使用cin
cin.setstate(old_state);           // 将cin置为原有状态

Ⅳ）管理输出缓冲：刷新输出缓冲区可以使用endl（再输出一个换行）、flush和ends（再输出一个空字符），如果想在每次输出后都刷新缓冲区，可以使用unitbuf操纵符。当一个输入流被关联到一个输出流时，任何试图从输入流读取数据的操作都会先刷新关联的输出符。

cout << unitbuf;        // 所有输出都刷新缓冲区
cout << nounitbuf;      // 回到正常的缓冲方式

cin >> ival;            // 标准库将cin和cout关联在一起，此语句也会导致cout的缓冲区被刷新

我们既可以将一个istream对象关联到另一个ostream，也可以将一个ostream关联到另一个ostream。

cin.tie(&cout);        // old_tie 指向当前关联到cin的流（如果有的话）。这句仅仅用来展示：标准库已经默认将cin和cout关联在一起
ostream *old_tie = cin.tie(nullptr);    // cin不再与其他流关联
cin.tie(&cerr);                         // 读取cin会刷新cerr，而不是cout。这不是一个好主意，因为cin应该关联到cout
cin.tie(old_tie);                       // 重建cin和cout间的正常关联

8.2 文件输入输出

除了继承自iostream类型的行为之外，fstream中定义的类型还增加了一些新的成员来管理与流相关的文件。

Ⅰ）使用文件流对象

当我们想要读写一个文件时，可以定义一个文件流对象，并将对象与文件关联起来。

ifstream in(ifile);    // 构造一个ifstream并打开给定文件
ofstream out;          // 定义了一个输出流out，输出文件流未关联到任何文件

// 这段代码定义了一个输入流in，它被初始化为从文件读取数据，文件名由string类型的参数ifile指定。

由于继承机制，我们可以用fstream代替iostream& 

ifstream input(argv[1]);                    // 打开销售记录文件
ofstream output(argv[2]);                   // 打开输出文件
Sales_data total;                           // 保存销售总额的变量
if (read(input, total)) {                   // 读取第一条销售记录
    Sales_data trans;                       // 保存下一条销售记录的变量
    while (read(input, trans)) {            // 读取剩余记录
        if (total.isbn() == trans.isbn())   // 检查isbn
            total.combine(trans);           // 更新销售总额
        else {
            print(output, total);           // 打印结果
            total = trans;                  // 处理下一本书
        }
    }
    print(output, total) << endl;           // 打印最后一本书的销售额
} else
    cerr << "No data?!" << endl;            // 文件中无输入数据

 Ⅱ）成员函数open和close

ifstream in(ifile);            // 构筑一个ifstream并打开给定文件
ofstream out;                  // 输出文件流未与任何文件关联
out.open(ifile + ".copy");     // 打开指定文件

if (out)                       // 检查open是否成功，与之前用cin用作条件相似

in.close();                    // 关闭文件
in.open(ifile + "2");          // 打开另一个文件

Ⅲ）自动构造和析构：当一个fstream对象被销毁时，close会被自动调用。

Ⅳ）文件模式：每个流都有一个关联的文件模式。

8.3 string流

 相关参考教程：  C++ 文件和流 | 菜鸟教程 (runoob.com)

                            C++输入输出流 (biancheng.net)

                            C++文件操作 (biancheng.net)