C++ Primer 第八章 标准 IO 库

8.1. 面向对象的标准库

IO 类型在三个独立的头文件中定义：iostream 定义读写控制窗口的类型，fstream 定义读写已命名文件的类型，而 sstream 所定义的类型则用于读写存储在内存中的 string 对象。在 fstream 和 sstream 里定义的每种类型都是从 iostream 头文件中定义的相关类型派生而来。

 

 

Header

Type

iostream	istream 从流中读取 ostream 写到流中去 iostream 对流进行读写；从 istream 和 ostream 派生而来
fstream	ifstream 从文件中读取；由 istream 派生而来 ofstream 写到文件中去；由 ostream 派生而来 fstream 读写文件；由 iostream 派生而来
sstream	istringstream 从 string 对象中读取；由 istream 派生而来 ostringstream 写到 string 对象中去；由 ostream 派生而来 stringstream 对 string 对象进行读写；由 iostream 派生而来

 

迄今为止，所描述的流类（stream class）读写的是由 char 类型组成的流。此外，标准库还定义了一组相关的类型，支持 wchar_t 类型。每个类都加上“w ”前缀 ，以此与 char 类型的版本区分开来 。于是，wostream 、wistream 和 wiostream 类型从控制窗口读写 wchar_t 数据。相应的文件输入输出类是 wifstream 、wofstream 和 wfstream 。而 wchar_t 版本的 string 输入／输出流则是 wistringstream 、wostringstream 和 wstringstream 。标准库还定义了从标准输入输出读写宽字符的对象。这些对象加上“w ”前缀，以此与 char 类型版本区分：wchar_t 类型的标准输入对象是 wcin ；标准输出是 wcout ；而标准错误则是 wcerr 。

 

IO 对象不可复制或赋值

这个要求有两层特别重要的含义。正如在第九章 看到的，只有支持复制的元素类型可以存储在 vector 或其他容器类型里 。由于流对象不能复制 ，因此不能存储在 vector （或其他）容器中（即不存在存储流对象的 vector 或其他容器） 。

 

第二个含义是：形参或返回类型也不能为流类型 。如果需要传递或返回 IO 对象，则必须传递或返回指向该对象的指针或引用：

 

8.2. 条件状态

实现 IO 的继承正是错误发生的根源。一些错误是可恢复的；一些错误则发生在系统底层，位于程序可修正的范围之外。IO 标准库管理一系列条件状态（condition state） 成员，用来标记给定的 IO 对象是否处于可用状态 ，或者碰到了哪种特定的错误。表 8.2 列出了标准库定义的一组函数和标记，提供访问和操纵流状态的手段。

 

表 8.2. IO 标准库的条件状态

strm ::iostate	机器相关的整型名，由各个 iostream 类定义，用于定义条件状态
strm ::badbit	strm ::iostate 类型的值，用于指出被破坏的流
strm ::failbit	strm ::iostate 类型的值，用于指出失败的 IO 操作
strm ::eofbit	strm ::iostate 类型的值，用于指出流已经到达文件结束符
s.eof()	如果设置了流 s 的 eofbit 值，则该函数返回 true
s.fail()	如果设置了流 s 的 failbit 值，则该函数返回 true
s.bad()	如果设置了流 s 的 badbit 值，则该函数返回 true
s.good()	如果流 s 处于有效状态，则该函数返回 true
s.clear()	将流 s 中的所有状态值都重设为有效状态
s.clear(flag)	将流 s 中的某个指定条件状态设置为有效。flag 的类型是 strm ::iostate
s.setstate(flag)	给流 s 添加指定条件。flag 的类型是 strm ::iostate
s.rdstate()	返回流 s 的当前条件，返回值类型为 strm ::iostate

 

if 语句直接检查流的状态，而 while 语句则检测条件表达式返回的流，从而间接地检查了流的状态。如果成功输入，则条件检测为 true 。

 

    int ival;
    // read


 cin


 and test only for EOF; loop is executed even if there are other IO failures



    while (cin >> ival, !cin.eof()) {
        if (cin.bad())         // input stream is corrupted; bail out



            throw runtime_error("IO stream corrupted");
        if (cin.fail()) {                        // bad input



            cerr<< "bad data, try again";        // warn the user



            cin.clear(istream::failbit);         // reset the stream



            continue;                            // get next input



        }
        // ok to process


 ival



    }

8.3. 输出缓冲区的管理

系统将字符串字面值存储在与流 os 关联的缓冲区中。下面几种情况将导致缓冲区的内容被刷新，即写入到真实的输出设备或者文件：

程序正常结束 。作为 main 返回工作的一部分，将清空所有输出缓冲区。

在一些不确定的时候，缓冲区可能已经满了 ，在这种情况下，缓冲区将会在写下一个值之前刷新。

用操纵符（第 1.2.2 节 ）显式地刷新缓冲区，例如行结束符 endl 。

在每次输出操作执行完后，用 unitbuf 操作符设置流的内部状态，从而清空缓冲区 。

可将输出流与输入流关联（tie ）起来。在这种情况下，在读输入流时将刷新其关联的输出缓冲区 。

 

我们的程序已经使用过 endl 操纵符，用于输出一个换行符并刷新缓冲区。除此之外，C++ 语言还提供了另外两个类似的操纵符。第一个经常使用的 flush ，用于刷新流，但不在输出中添加任何字符。第二个则是比较少用的 ends ，这个操纵符在缓冲区中插入空字符 null，然后后刷新它：

 

如果需要刷新所有输出，最好使用 unitbuf 操纵符。这个操纵符在每次执行完写操作后都刷新流：

cout << unitbuf << "first" << " second" << nounitbuf;

等价于：

    cout << "first" << flush << " second" << flush;

nounitbuf 操纵符将流恢复为使用正常的、由系统管理的缓冲区刷新方式。

 

警告：如果程序崩溃了，则不会刷新缓冲区

如果需要使用最后的输出给程序错误定位，则必须确定所有要输出的都已经输出。为了确保用户看到程序实际上处理的所有输出， 最好的方法是保证所有的输出操作都显式地调用了 flush 或 endl 。

 

将输入和输出绑在一起

tie 函数可用 istream 或 ostream 对象调用，使用一个指向 ostream 对象的指针形参。调用 tie 函数时，将实参流绑在调用该函数的对象上。如果一个流调用 tie 函数将其本身绑在传递给 tie 的 ostream 实参对象上，则该流上的任何 IO 操作都会刷新实参所关联的缓冲区。

 

一个 ostream 对象每次只能与一个 istream 对象绑在一起 。如果在调用 tie 函数时传递实参 0，则打破该流上已存在的捆绑。

 

8.4. 文件的输入和输出

fstream 类型除了继承下来的行为外，还定义了两个自己的新操作—— open 和 close ，以及形参为要打开的文件名的构造函数。fstream 、ifstream 或 ofstream 对象可调用这些操作，而其他的 IO 类型则不能调用 。

 

警告：C++ 中的文件名

由于历史原因，IO 标准库使用 C 风格字符串（第 4.3 节 ）而不是 C++ strings 类型的字符串作为文件名。在创建 fstream 对象时，如果调用 open 或使用文件名作初始化式，需要传递的实参应为 C 风格字符串，而不是标准库 strings 对象。程序常常从标准输入获得文件名。通常，比较好的方法是将文件名读入 string 对象，而不是 C 风格字符数组。假设要使用的文件名保存在 string 对象中，则可调用 c_str 成员（第 4.3.2 节 ）获取 C 风格字符串。

检查文件打开是否成功

打开文件后，通常要检验打开是否成功，这是一个好习惯：

    // check that the


 open


 succeeded



    if (!infile) {
        cerr << "error: unable to open input file: "
             << ifile << endl;
        return -1;
    }

将文件流与新文件重新捆绑

先关再开 ，如：

     ifstream infile("in");      // opens file named "in" for reading



     infile.close();             // closes "in"



     infile.open("next");        // opens file named "next" for reading

清除文件流的状态

如果希望避免在每次 while 循环过程中创建新流对象，可将 input 的定义移到 while 之前。这点小小的改动意味着必须更仔细地管理流的状态。如果遇到文件结束符或其他错误，将设置流的内部状态，以便之后不允许再对该流做读写操作。关闭流并不能改变流对象的内部状态。如果最后的读写操作失败了，对象的状态将保持为错误模式，直到执行 clear 操作重新恢复流的状态为止。调用 clear 后，就像重新创建了该对象一样。

    ifstream input;
    vector<string>::const_iterator it = files.begin();
    //   for each file in the


 vector



    while (it != files.end()) {
        input.open(it->c_str());  // open the file



        // if the file is ok, read and "process" the input



        if (!input)
            break;                    // error: bail out!



        while(input >> s) // do the work on this file



            process(s);
        input.close();        // close file when we're done with it






        input.clear();        // reset state to ok






        ++it;                 // increment iterator to get next file



    }

如果程序员需要重用文件流读写多个文件，必须在读另一个文件之前调用 clear 清除该流的状态。

 

 

8.4.2. 文件模式

 

in	打开文件做读操作
out	打开文件做写操作
app	在每次写之前找到文件尾
ate	打开文件后立即将文件定位在文件尾
trunc	打开文件时清空已存在的文件流
binary	以二进制模式进行 IO 操作

 

 

从效果来看，为 ofstream 对象指定 out 模式等效于同时指定了 out 和 trunc 模式。

对同一个文件作输入和输出运算

fstream 对象既可以读也可以写它所关联的文件。fstream 如何使用它的文件取决于打开文件时指定的模式 。

默认情况下，fstream 对象以 in 和 out 模式同时打开。当文件同时以 in 和 out 打开时不清空。如果打开 fstream 所关联的文件时，只使用 out 模式，而不指定 in 模式，则文件会清空已存在的数据。如果打开文件时指定了 trunc 模式，则无论是否同时指定了 in 模式，文件同样会被清空。 下面的定义将 copyOut 文件同时以输入和输出的模式打开：

    // open for input and output



    fstream inOut("copyOut", fstream::in | fstream::out);

模式是文件的属性而不是流的属性

8.5. 字符串流

• istringstream ，由 istream 派生而来，提供读 string 的功能。

• ostringstream ，由 ostream 派生而来，提供写 string 的功能。

• stringstream ，由 iostream 派生而来，提供读写 string 的功能。

表 8.5. stringstream 特定的操作

stringstream strm;	创建自由的 stringstream 对象
stringstream strm(s);	创建存储 s 的副本的 stringstream 对象，其中 s 是 string 类型的对象
strm.str()	返回 strm 中存储的 string 类型对象
strm.str(s)	将 string 类型的 s 复制给 strm ，返回 void