本科教育忽略的黄金C++<1> IO类

本章节属于C++标准库内容

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。

相关的IO库设施

istream（输入流）类型，提供输入操作。

ostream（输出流）类型，提供输出操作。

cin，一个istream对象，从标准输入读取数据。

cout，一个ostream对象，从标准输出写入数据。

cerr，一个ostream对象，通常用于输出程序错误消息，写入到标准错误。

运算符>>:用来从一个istream对象读取输入数据。

运算符<<:用来向一个ostream对象写入输出数据。

getline函数：从一个给定的istream中读取一行数据，存入一个给定的string对象中。

1、IO类

标准库定义了其他一些IO类型。

（头文件）iostream:定义了读写流的基本类型。

（类型）

istream，wistream从流读取数据。

ostream，wostream从流写入文件。

iostream,wiostream读写流。

（头文件）fstream：定义了读写命名文件的类型。

（类型）

ifstream，wifstream从文件中读取数据。

ofstream，wofstream向文件写入数据。

fstream,wfstream文件读写流。

（头文件）sstream：定义了读写内存String对象的类型。

istringstream,wistringstream：从string读取数据。

ostringstream，wostringstream:向string写入数据。

stringstream，wstringstream:读写string。

注：为了支持使用宽字符的语言，标准库定义了一组类型和对象来操纵wchar_t类型的数据。

IO类型间的关系

标准库使我们能够忽略不同类型流之间的差异，通过继承机制实现（设备类型和字符大小不会影响我们要执行的IO操作）。继承机制使我们可以声明一个特定的类继承自另一个类。我们通常可以将一个派生类对象当做基类对象来使用。【ifstream，istringstream继承自istream，那么怎么使用istream对象，对于其派生类对象也可以这么使用】

(1)IO对象五拷贝或者赋值

不能对流对象赋值，不能初始化ofstream参数，不能拷贝流对象。

不能将形参或者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够是const的！！！

(2)条件状态

我们访问和操纵流的条件状态。

strm::iostream: strm是一种IO类型，就是上面列出的相关类（iostream之类的）。iostate是一种机器相关的类型。提供了表达条件状态的完整功能。

对象：

strm::badbit： 指出流已经崩溃。表示系统级别错误，不可恢复的读写错误。一旦置位，那么流就无法使用了。

strm::failbit: 用来指出一个IO操作失败了。发生可恢复错误。

strm::eofbit:指出流到达终点。

strm::goodbit：用来指出流未处于错误状态，此值保证为0。

方法：

s.eof(): 若流s的eofbit置位。则返回true。到达文件结束位置，eofbit，failbit都会被置位。

s.fail():若流s的failbit或者badbit置位，则返回true。

s.bad():若流sbadbit置位，那么返回true。

s.good():若流处于有效状态，返回true。

使用good或者fail是确定流总体状态的正确方法

s.clear():将流s中所有条件状态复位，将流的状态设置为有效。返回void。清除所有错误标志位。

s.clear(flags):根据给定的flags标志位，将流s中对应条件状态复位。flags的类型为strm::iostate。返回void。

s.setstate(flags):根据给定的flags标志位，将流s中对应条件状态位置位。返回void。

s.rdstate():返回流s当前的状态。返回值类型为strm::iostream。

注意：一个流一旦发生错误，其上后续的IO操作都会失败。只有当一个流处于无错误状态时，我们才可以从它读取数据，向它写入数据。（因此代码通常应该在使用一个流之前检查它是否处于良好状态。）

while(cin>>word)
{
//输入成功之后的操作
}

带参数版本的clear使用方法：

用位操作将所需位复位来生成新的状态。

cin.clear(cin.rdstate()&~cin.failbit&~cin.badbit);

(3)管理输出缓冲

每个输出流都管理一个缓冲区用来保存程序读写的数据。

导致缓冲刷新的原因：

I.程序正常结束。作为main函数的return操作的一部分，缓冲刷新被执行。

II.缓冲区满了。使用endl来显式刷新缓冲区。

III.可以用操作符unitbuf设置流的内部状态，来清空缓冲区。一般状态下，cerr是设置成unitbuf的，因此写到cerr当中的内容都是立即被刷新的。unitbuf告诉刘在接下来的每次写操作之后都要进行一次flush操作。而nounitbuf操作符则会重置流，使其恢复使用正常的系统管理的缓冲区刷新机制。

IV.一个输出流可能被关联到另一个流当中。当读写被关联的流时，关联到的流的缓冲区会被刷新。

刷新输出缓冲区

flush：刷新缓冲区，但是不输出任何额外字符。

ends:向缓冲区插入一个空字符，然后刷新缓冲区。

<如果程序异常终止，输出缓冲区是不会被刷新的。>

关联输入和输出流

交互式系统通常应该关联输入流和输出流。

tie可以完成相关的任务。

无参数版本：返回指向输出流的指针。如果本对象关联到一个输出流，则返回的就是指向这个流的指针。

带参数版本（接受一个指向ostream指针）将自己关联到此ostream。

彻底解开流的关联，传递空指针。

每个流同时最多关联到一个流，但是多个流可以同时关联到同一个ostream。

2、文件输入输出

关于文件相关的对象和方法：

fstream ftrm;

创建一个未绑定的文件流。fstream是头文件fstream当中的一个类型。

fstream ftrm（s）;

创建一个fstream并且打开一个名为s的文件。s可以使string类型，或者是指向C风格字符串的指针。默认的mode依赖于fstream的格式。

fstream ftrm（s，mode）;

指定mode格式。

fstrm.open(s);

打开名为s的文件并且将文件和fstrm绑定。s可以使string类型，或者是指向C风格字符串的指针。默认的mode依赖于fstream的格式。

fstrm.close（）;

关闭与fstrm绑定的文件。返回void。

fstrm.is_open（）;

返回一个bool值，指出与fstrm关联的文件是否成功打开且尚未关闭。

(1)使用文件流对象

定义一个空文件流对象，随后调用open来将他与文件关联起来。

如果调用open失败，failbit会被置位。调用open可能会失败，所以进行open检验是一个好习惯：

ifstream in(infile);
ofstream out;
out.open(infile+".copy");
if(out)
{
//open成功之后使用文件
}

一旦文件流打开，就保持与对应文件的关联。实际上对一个已经打开的文件流调用open会失败。并且会导致failbit被置位。随后的试图使用文件流的操作都会失败。为了将文件流关联到另外一个文件，必须首先关闭已经关联的文件。一旦文件成功关闭，才可以打开新的文件。

当一个fstream对象离开作用域时，与之关联的文件会自动关闭。

当一个fstream被销毁时，close会自动调用。

(2)文件模式

每个流都有吧一个关联的文件模式。用来指出如何使用文件：

in:以读方式打开。

out：以写方式打开。

trunc：截断文件。

app:每次写操作前都定位到文件末尾。

ate：打开文件后立刻定位到文件末尾。

binary：以二进制方式进行IO。

文件模式限制：

只可以对ofstream或者fstream对象设定out模式。

只可以对ifstream或fstream对象设定in模式。

只有当out也被设定时才可以设定trunc模式。

只要trunc没被设定，就可以设定app模式。在app模式之下，即使没有显示指定out模式，文件也是以输出方式打开。

默认情况下，即使我们没有指定trunc，以out模式打开的文件也会被截断。为了保留以out模式打开的文件的内容，我们必须同时指定app模式。

ate和binary模式可以用于任何类型的文件流对象，而且可以与其他任何文件模式组合使用。

以out模式打开文件会丢弃已有数据[/b]

默认情况下，当我们打开一个ofstream的时候，文件的内容会被丢弃。阻止一个ofstream清空给定文件内容的方法是，同时指定app模式。

每次调用open的时候都会确定文件模式！！

通常情况下，out模式意味着同时使用trunc模式。

3、string流

相关的对象和方法：

sstream strm；

strm未绑定的stringstream对象。

sstream strm（s）；

strm是一个sstream对象，保存strings的一个拷贝。

strm.str();

返回strm所保存的string的拷贝。

strm.str(s);

将string s拷贝到strm中。返回void。