cppprimer第八章

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第8章 IO库

8.1 IO类

IO 库类型定义在三个头文件中：

  1. iostream：定义了读写流的类型：istream, ostream, iostream, wistream, wostream, wiostream
  2. fstream：读写命名文件的类型：ifstream, ofstream, fstream, wifstream, wofstream, wfstream
  3. sstream：读写内存 string 对象的类型：istringstream, ostringstream, stringstream

其中带 w 前缀的类型用来操作宽字符语言(wchar_t)。宽字符版本的类型和函数前都有一个 w，如 wcin, wcout, wcerr。

fstream 和 sstream 中的类型都继承自 iostream 中的类型。

可以将一个派生类对象当成基类对象来使用。

8.1.1 IO对象无拷贝或赋值

不能拷贝或对 IO 对象赋值，因此也不能将形参或返回类型设置成流类型。

进行 IO 操作的函数通常以引用形式传递和返回流。读写 IO 对象会改变其状态，因此引用不能是 const 的。

8.1.2 条件状态

IO 操作的问题是可能发生错误。因此在使用一个流之前，应该先检查它是否处于良好状态。

条件状态用来查看流的状态。

IO 库的状态

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iostream::iostate;//作为位集合来使用，可以表达流的完整状态。通过位运算符可以一次性检测或设置多个标志位。
iostream::badbit; cin.badbit;//表示流已崩溃，是系统及错误或不可恢复的读写错误。流无法再使用。
iostream::failbit; cin.failbit;//表示一个 IO 操作失败了，是可恢复错误。修正后流可以继续使用。
iostream::eofbit; cin.eofbit;//表示流到达了文件结束
iostream::goodbit;//表示流未处于错误状态

检查流的状态

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while(cin >> word);// >> 表达式返回流的状态

管理条件状态

​ cin.rdstate();//返回一个 iostate 值表示当前状态。 cin.setstate(state);//接受一个 iostate 类型的参数，将给定条件位置位。 cin.clear();//清除（复位）所有错误标志位，cin.clear() 后，cin.good() 会返回 true cin.clear(state);//接受一个 iostate 类型的参数，设为流的新状态。

设置某个标志位的方式

​ cin.clear(cin.rdstate() & ~cin.failbit);//将 failbit 复位

8.1.3 管理输出缓冲

每个输出流都管理一个缓冲区。

缓冲刷新（即数据真正写到设备或文件）的原因：

  1. 程序正常结束，比如执行到了 return。
  2. 缓冲区满了
  3. 使用操纵符如 endl, flush, ends 来显示刷新缓冲区
  4. 当读写被关联的流时，如读 cin 或写 cerr 都会刷新 cout 的缓冲区
  5. 使用操纵符 unitbuf 设置流的内部状态来清空缓冲区。

操纵符 endl, flush, ends

​ cout << a << endl;//输出 a 和一个换行，然后刷新缓冲区 cout << a << flush;//输出 a，然后刷新缓冲区 cout << a << ends;//输出 a 和一个空字符，然后刷新缓冲区

操纵符 unitbuf, nounitbuf

  • unitbuf：告诉流接下来每次写操作之后都进行一次 flush 操作
  • nounitbuf：重置流，恢复正常的刷新机制

​ cout << unitbuf; //后面的所有输出操作都会立即刷新缓冲区 cout << nounitbuf; //回到正常的缓冲方式

注意：如果程序异常终止，将不会刷新缓冲区，即此时相应的输出操作已执行但没有打印。

关联输入和输出流

当一个输入流关联到一个输出流，每次从该输入流读取数据前都会先刷新关联的输出流。

标准库将 cin 和 cout 关联在一起。

输入流的成员函数 tie 可以用来查看关联的输出流或关联到输出流：

​ cin.tie();//返回指向关联到 cin 的输出流的指针，如果没有关联的输出流，返回空指针。 cin.tie(&cerr);//接受一个指向输出流 cerr 的指针作为参数，将 cin 与 cerr 关联在一起 cin.tie(NULL);//cin 不再与其他流关联

每个流最多关联到一个输出流，但一个输出流可以被多个流关联。

8.2 文件输入输出

头文件 fstream 中定义的 ifstream, ofstream, fstream 类型用来对文件进行读写。

当要读写一个文件时，创建一个文件流对象并将之绑定到该文件。

8.2.1 使用文件流对象

C++11 中，文件名可以是 string 类型对象，也可以是 C 风格字符串

fstream 定义和初始化

​ fstream fs; // 创建一个未绑定的文件流 fs fstream fs('data.txt'); // 创建一个绑定到文件 data.txt 的文件流 fs,并打开文件 data.txt fstream fs('data.txt', mode); // 与上一个构造函数类似，但是按指定模式 mode 打开文件

fstream 特有操作

​ getline(ifs, s); // 从一个输入流 ifs 读取一行字符串存入 s 中 fs.open('data.ext'); // 将 fs 与文件 data.txt 绑定并打开该文件。如果已打开会发生错误。 fs.close(); // 关闭 fs 绑定的文件。 fs.is_open(); // 返回一个 bool 值，指出关联文件是否成功打开。

当定义了一个空的文件流对象，使用 open 函数将其与文件关联并打开文件。

如果 open 失败，failebit 会被置位，建议每次 open 后检测 open 是否成功。

不能对已打开的文件流调用 open。

当文件关闭后，可以将文件流关联到另一个文件。

当一个 fstream 对象被销毁时，close 函数会自动被调用。

用 fstream 代替 iostream

使用 iostream 类型的引用作为函数参数的地方，都可以使用 fstream 来代替。

8.2.2 文件模式

每次打开文件都以某种模式打开，如未指定即以该文件流类型的默认模式打开。

每个流都有一个关联的文件模式，用来指出如何使用文件

  • in：以只读方式打开
  • out：以只写方式打开
  • app：每次写操作前均定位到文件末尾
  • ate：打开文件后即定位到文件末尾
  • trunc：截断文件
  • binary：以二进制方式进行 IO

文件模式的使用：

  • 每个流对象都有默认的文件模式，ifstream 默认 in 模式打开文件，ofstream 默认 out，fstream 默认 in 和 out。
  • 对 ifstream 对象不能设置 out 模式，对 ofstream 对象不能设置 in 模式
  • 只有设置了 out 才能设置 trunc 模式，只设置 out 模式会默认也设置 trunc 模式
  • 设置了 trunc 就不能再设置 app 模式
  • 默认情况下以 out 模式打开文件会使文件内容被清空，如果要保留文件内容需要同时指定 app 模式或 in 模式。
  • app 模式下，会将写入的数据追加写到文件末尾

​ ofstream fout("file1.txt"); // 以输出模式打开文件并截断文件（即清空文件内容） ofstream fout("file1.txt", ofstream::app); // 显示指定 app 模式（+隐含的 out 模式） ofstream fout("file1.txt", ofstream::app | ofstream::out); // 同上，只是将 out 模式显式地指定了一下。 fout.open("file1.txt", ofstream::out);

8.3 string流

sstream 定义了 istringstream, ostringstream, stringstream 来读写 string。

sstream 定义和初始化

​ stringstream strm(); // 定义一个未绑定的 stringstream 对象 stringstream strm(s); // 定义一个 stringstream 对象 strm，strm 中保存着 string s 的拷贝。

8.3.1 使用istringstream

stringstream 特有操作

​ strm.str(); // 返回 strm 中保存的 str 的拷贝 strm.str(s); // 将 string s 拷贝到 strm 中，返回 void

8.3.2 使用ostringstream

理解：

  1. istringstream 是输入流，即读操作，要将流中的内容输入到字符串中，因此定义和使用 istringstream 时流内必须有内容，所以在使用前要提前在流内保存一个字符串
  2. ostringstream 是输出流，即写操作，将流中的内容输出到字符串中，ostringstream 可以在定义时即在流中保存一个字符串，也可以通过 << 操作符获得字符串。