C++ Primer 学习心得第八章

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本文详细介绍了C++中的输入输出机制，包括从C语言继承的底层I/O和高层I/O，以及C++特有的流类库iostream。文中还深入探讨了各种流的状态、文件操作模式，并给出了具体的代码示例。

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8.1 IO类

8.2 文件输入输出

8.3 string流

•1. 输入输出机制

•2. 流类库

•3. 标准输入输出流

•4. 文件输入输出流

•5. 字符串输入输出流

•C++语言的输入输出机制包含3层，前两层是从传统的C语言继承而来，分别是底层I/O和高层I/O，第3层是C++中增添的流类库。

•（1）底层I/O:底层I/O依赖于操作系统来实现，调用操作系统的功能对文件进行输入输出处理，具有较高的速度。底层I/O将外部设备和磁盘文件都等同于逻辑文件，采用相同的方法进行处理，一般过程为“打开文件”、“读写文件”，“关闭文件”，这些是通过一组底层I/O函数来完成的，这些函数定义在头文件io.h中。

•（2）高层I/O:高层I/O是在底层I/O的基础上扩展起来的，仍旧将外部设备和磁盘文件统一处理，但处理的方式更为灵活，提供的一组处理函数定义在头文件stdio.h中，新的C++标准头文件为<cstdio>，提供的这些函数大体可分为两类：一般文件函数（外部设备和磁盘文件）和标准I/O函数。

除了从C语言中继承了上述两种I/O机制外，C++还特有一种输出机制：流类库(即iostream类库)，这是C++所特有的，iostream类库为内置类型对象提供了输入输出支持，也支持文件的输入输出，另外，类的设计者可以通过运算符重载机制对iostream库的扩展，来支持自定义类型的输入输出操作。

•流的概念：

可以把流看做“水管”，这样输入流指的是从程序外部输入数据，类似于水通过水管流进程序，输出流恰好相反，是从程序内部输出到外部。这里要注意的是，输入输出的参照物是程序。

•关于“流”，可以学院派地解释为“流是（表达）读写数据的一种可移植的方法，它为一般的I/O操作提供了灵活有效的手段。一个流是一个由指针操作的文件或者是一个物理设备，而这个指针正是指向了这个流。”

就C++程序而言， I/O操作可以简单地看作是从程序移进或移出字节，这种搬运的过程便称为流(stream)。程序只需要关心是否正确地输出了字节数据，以及是否正确地输入了要读取字节数据，特定I/O设备的细节对程序员是隐藏的

•iostream库主要包括如下图所示的几个头文件，在前面所有示例代码中使用的头文件<iostream>便是其中之一

iostream 的继承层次：

8.1 IO类

•流的状态：

–badbit 系统级故障，不可恢复

–failbit 可以恢复的错误

–eofbit 碰到了文件结尾

–goodbit有效状态

•查询流的状态

–cin.bad()

–cin.fail()

–cin.eof()

–cin.good()

重置状态 cin.clear()

#include <iostream>
#include <string>

void printCin()
{
    std::cout << "bad = " << std::cin.bad() << std::endl;
    std::cout << "fail = " << std::cin.fail() << std::endl;
    std::cout << "eof = " << std::cin.eof() << std::endl;
    std::cout << "good = " << std::cin.good() << std::endl
              << std::endl;
}

int main(void)
{
    int inum;
    printCin();
    
    while(std::cin >> inum)
    {
        std::cout << inum << std::endl;
    }

    printCin();

    std::cin.clear();
    printCin();
    //std::cin.ignore(1024, '\n');

    std::string s;
    std::cin >> s;
    std::cout << s << std::endl;

    return 0;
}

8.2文件输入输出

<fstream> <ifstream> <ofstream>

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include <vector>

int test0(void)
{
    std::ifstream ifs(“io1.cc”);//定义并打开了一个ifstream对象
    if(!ifs.good())
    {
        std::cout << "open file error!" << std::endl;
        return -1;
    }

    //std::string s;
    //while(ifs >> s)
    //{
    //    std::cout << s <<std::endl;
    //}

    std::vector<std::string> vec_str;
    std::string line;
    while(getline(ifs, line))
    {
        //std::cout << line << std::endl;
        vec_str.push_back(line);
    }

    std::vector<std::string>::iterator sit = vec_str.begin();
    for(; sit != vec_str.end(); ++sit)
    {
        std::cout << *sit << std::endl;
    }
    ifs.close();

    return 0;
}

int main(void)
{
    
    std::ifstream ifs("io1.cc");
    if(!ifs.good())
    {
        std::cout << "open file error!" << std::endl;
        return -1;
    }

    std::ofstream ofs("test.txt");
    std::string line;
    while(getline(ifs, line))
    {
        ofs << line << std::endl;
    }

    return 0;

}

•文件模式

ios::in 打开文件做读操作

ios::out 打开文件做写操作，会删除原有数据

ios::app 在每次写之前找到文件尾

ios::trunc 打开文件时清空已存在的文件流

ios::ate 打开文件后立即定位到文件末尾

ios::binary以二进制模式进行IO操作

#include <iostream>
#include <fstream>

int test0(void)
{
	//std::ofstream ofs("text1.txt", std::ios::ate | std::ios::app);
	//std::ofstream ofs("text1.txt", std::ios::ate);
	std::ofstream ofs("text1.txt", std::ios::app);
	if(!ofs)
	{
		std::cout << "ofstream error!" << std::endl;
		return -1;
	}

	std::cout << ofs.tellp() << std::endl;

	ofs << "that's new" << std::endl;

	ofs.close();
	return 0;
}

int test1(void)
{
	test0();

	std: :ifstream ifs("text1.txt", std::ios::ate);
	if(!ifs)
	{
		std::cout << "ifstream error" << std::endl;
		return -1;
	}

	std::cout << ifs.tellg() << std::endl;

	ifs.close();

	return 0;
}

int main(void)
{
	std::fstream outfile("f1.dat", std::ios::out | std::ios::in);
	if(!outfile)
	{
		std::cout << "fstream error" << std::endl;
		return -1;
	}

	int ival;
	for(int idx = 0; idx != 10; ++idx)
	{
		std::cin >> ival;
		outfile << ival << ' ';
	}
	std::cout << outfile.tellp() << std::endl;

	outfile.seekg(0, std::ios::beg);

	for(int idx = 0; idx != 10; ++idx)
	{
		outfile >> ival;
		std::cout << ival << ' ';
	}
	outfile.close();
	return 0;
}

8.3 string流

sstream头文件定义了三个类型来支持内存IO,这些类型可以向string写入数据，从string读取数据，就像string是一个IO流一样、

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>

int test0(void)
{
    int ival = 512;
    int ival2 = 1024;
    std::stringstream ss;
    ss << "ival= " << ival << " " << "ival2= " << ival2 << std::endl;

    std::string str = ss.str();
    std::cout << str << std::endl;

    while(ss >> str)
    {
        std::cout << str << std::endl;		
    }
    return 0;
}