C++文件输入输出，看这一篇就够了

1 简介

1.1 继承关系

基类->继承类：

​ ios->ostream->ofstream

​ ios->istream->ifstream

​ iostream->fstream(还继承了两个缓冲区，一个用于输入，一个用于输出)(此类用于文件I/O的同步，即协调地移动输入缓冲区的输入指针和输出缓冲区的输出指针)(输入输出模式时使用fstream类)

1.2 流

C++程序将文件输入和输出看作字符流；对于输入来说，程序从输入流中抽取字符，对于输出来说，程序向输出流中插入字符。流是程序与流源或流目的之间的中介，这样C++就可以对来源不同的字符做相同处理。

1.3 缓冲区

缓冲区就是一块存储空间，它是为了匹配程序处理速度和外设处理速度；比如程序一次处理1byte，但是磁盘一次读取512bytes;又或者程序一次处理1byte，可以1byte地从磁盘读取，但是由于硬件读取一次数据复杂且操作慢，因此使用缓冲区可以加快程序处理速度。

flushing the buffer：刷新缓冲区就是清空缓冲区地内容以备下次使用。

文件输出输入使用缓冲区，在声明每个ofsream or ifsream对象时程序会为其自动分配该对象自己的缓冲区；使用缓冲区可以提高文件输出速度。
何时清空缓存：
1.缓存区满时
2.使用文件close()方法时，为了保证关闭文件时文件被更新。

2 输入输出流状态

流状态被定义为iostate，是由三个ios_base组成：eofbit, badbit, 和failbit，三者都为一位可以设置位1(设置)或0(清除)。当三者都为0时说明一切顺利。

成员	描述
eofbit	当读取文件到达文件尾时置为1
failbit	当输入流中的数据类型和目的数据类型不一致时置为1；I/O错误(读取一个不允许访问的只读磁盘或打开一个不存在的文件)时置为1
badbit	在一些无法诊断的失败破坏流时置为1
goodbit	另一种说明0的方法
good()	如果流可以使用，则返回true，反之返回false
eof()	如果eofbit被设置，则返回true，反之返回false
bad()	如果badbit被设置，则返回true，反之返回false
fail()	如果failbit或badbit被设置，返回true，反之返回false
rdstate()	返回流状态
exceptions()	返回一个位掩码，指出哪些标记导致异常被引发
exceptions(iostate ex)	设置哪些状态将导致clear()引发异常
clear(iostate s)	将流状态设置为s，s的默认值为0；如果rdstate() & exceptions()) != 0，将抛出basic_ios::failure异常；将会设置s，但是其他的会被置0
setstate (iostate s)	调用clear(rdstate()|s)。这将设置与s中设置的位对应的流的状态位，其他流状态保持不变。

2.1 设置状态

setstate()的主要目的是提供一种修改状态的途径。例如，如果num是一个int，则下面的调用将可能导致operator>>(int &)使用setstate()设置failbit或eofbit。

clear();//清除所有的位
clear(eofbit);//清除当前的位并设置为指定的位
setstate(eofbit);//设置指定的位
//等等

2.2 文件尾EOF

文件尾 EOF
如果输入来自于文件：使用文件尾(EOF)判断文件是否读完。
当检测到EOF之后：cin将eofbit和failbit都设置为1；同时，将设置cin对象中的一个指示EOF条件的标记，设置这个标记后，cin将不读取输入，直到cin.clear()。
EOF被定义为值为-1，因此不能将EOF赋给char类型，因为char类型没有符号，需要使用int类型接收EOF。

举例：Windows允许通过键盘模拟文件尾：Ctrl+Z

3 文件传输模式

ios_base定义了openmode类型表示模式，类似于fmtflags和iostate类型，是bitmask类型。

文件模式常量：

Constant	Meaning
ios_base::in	读取文件
ios_base::out	写入文件
ios_base::ate	打开文件时文件指针指向文件尾
ios_base::app	在文件尾添加内容
ios_base::trunc	如果文件存在则截断它
ios_base::binary	二进制文件

文件模式组合（|符号表示联合两个二进制为一个值，该值可以表达两个二进制模式）

C++ 模式	C模式	含义
ios_base::in	“r”	读文件模式
ios_base::out	“w”	与ios_base::out | ios_base::trunc一样
ios_base::out | ios_base::trunc	“w”	写文件模式，并且在打开文件时截断文件(将文件置为空)
ios_base::out | ios_base::app	“a”	追加模式，将文件指针指向文件尾，向末尾添加内容；原始数据不可修改
ios_base::in | ios_base::out	“r+”	打开以读写，在文件允许的位置写入
ios_base::in | ios_base::out | ios_base::trunc	“w+”	打开以读写，如果文件已经存在，则首先截断文件
c++mode | ios_base::binary	“cmodeb”	在C++模式和二进制模式打开
c++mode | ios_base::ate	“cmode”	以指定的模式打开，并将文件指针移到文件尾。

模式的使用方法：

//第二个参数指定模式
//ifstream fin(filename, c++mode);
//fopen(filename, cmode);
ifstream fin("banjo", mode1); // constructor with mode argument
ofstream fout();
fout.open("harp", mode2); // open() with mode arguments

ifstream open()的默认模式为ios_base::in；

ofstream open()的默认模式为ios_base::out | ios_base::trunc；

fstream无默认模式，因此在创建fstream对象时要显示提高模式实参。

4 相关函数

4.1 ofstream对象 or ifstream对象.open(filename)

可以接受C-风格字符串作为参数，也可以接受存储在数组中的字符串
默认情况下，当filename所指文件不存在时，open()将在当前程序可执行目录创建名为filename的文件；
作用：当存在时，open()将首先截断该文件，即删除原有的文件内容，然后再将新内容输出到文件中

4.2 ofstream对象 or ifstream对象.close()

作用：无参数，原因是ofstream对象 or ifstream对象已经关联文件，不需要参数；在关闭文件时，不会释放ofstream对象 or ifstream对象的缓冲区，只是解除了ofstream对象 or ifstream对象与文件的关联关系；ofstream对象 or ifstream对象可以重新与其他文件绑定。

4.3 ofstream对象 or ifstream对象.isopen(filename)

检查文件filename是否被成功打开；如果成功打开，则返回true；反之(文件不存在等原因)，返回false。

在流状态中的fin.fail()和fin.good()也能检查文件是否被正常打开，但是流状态相关函数不涉及文件传输模式；但是is_open()考虑了文件传输模式，因此is_open()更适用于检查文件是否正常打开。

4.4 ifstream对象.get(char ch)

作用：逐个字符获取文件中的内容，并将其赋值给ch；直到遇见文件尾。

4.5 ofstream对象.write( (char *) &pl, size);

第一个参数为要写入文件内容的地址(必须转换为char *类型)，第二个参数为要写入内容的大小(单位为byte)。

作用：将pl指向的大小为size的内容复制到ofstream对象绑定的文件中。

注意事项：这个方法可以用于不含虚函数的类，原因是在这种情况下，只有数据成员被保存，而方法不会被保存；如果类有虚方法，则也将复制隐藏指针(该指针指向虚函数的指针表)；由于下一次运行程序时，虚函数表可能在不同的位置，因此将文件中的旧指针信息复制到对象中，可能造成混乱。

4.6 ifstream对象.read((char *) &pl, size);

第一个参数为读入文件的存储地址(必须转换为char *类型)，第二个参数为要读入内容的大小(单位为byte)。

作用：将ifstream对象绑定的文件中大小为size的内容pl指向的地址。

注意事项：这个方法可以用于不含虚函数的类，原因是在这种情况下，只有数据成员被保存，而方法不会被保存；如果类有虚方法，则也将复制隐藏指针(该指针指向虚函数的指针表)；由于下一次运行程序时，虚函数表可能在不同的位置，因此将文件中的旧指针信息复制到对象中，可能造成混乱。

4.7 fstream对象 or istream对象.seekg()

将输入指针移动至给定文件位置(由于fstream对象使用缓冲区存取中间数据，因此指针指向的实际上是缓冲区的位置，而不是实际的文件)。

也可以将seekg()用于ifstream对象。

函数原型：

第一个原型定位到离第二个参数指定的文件位置的偏移量(单位为字节)的位置，第一个参数off_type为偏移量，第二个参数ios_base::seekdir可以为三个常量—ios_base::beg(相对于文件开始处的偏移)、ios_base::cur(相对于文件当前位置的偏移)、ios_base::end(相对于文件结尾处的偏移)；

第二个原型定位到离文件开头特定距离(单位为字节)的位置，参数pos_type为偏移量。是一个绝对偏移量。

//模板原型
basic_istream<charT,traits>& seekg(off_type, ios_base::seekdir);
basic_istream<charT,traits>& seekg(pos_type);
//For the char specialization
istream & seekg(streamoff, ios_base::seekdir);
istream & seekg(streampos);//streampos包含一个接收streamoff参数的构造函数和一个接收整数参数的构造函数

//eg
fin.seekg(30, ios_base::beg); // 30 bytes beyond the beginning
fin.seekg(-1, ios_base::cur); // back up one byte
fin.seekg(0, ios_base::end); // go to the end of the file

注意：streampos和streampos是off_type和pos_type对于char类型的专门化；同样，针对wistream对象，wstreampos和streamoff类型是off_type和pos_type对于wistream类型的专门化。

4.8 fstream对象 or ostream对象.seekp()

将输出指针移动至给定文件位置(由于fstream对象使用缓冲区存取中间数据，因此指针指向的实际上是缓冲区的位置，而不是实际的文件)。

也可以将seekp()用于ofstream对象。

将输出指针移动至给定文件位置(由于fstream对象使用缓冲区存取中间数据，因此指针指向的实际上是缓冲区的位置，而不是实际的文件)。

也可以将seekp()用于ofstream对象。

函数原型：

第一个原型定位到离第二个参数指定的文件位置的偏移量(单位为字节)的位置，第一个参数off_type为偏移量，第二个参数ios_base::seekdir可以为三个常量—ios_base::beg(相对于文件开始处的偏移)、ios_base::cur(相对于文件当前位置的偏移)、ios_base::end(相对于文件结尾处的偏移)；

第二个原型定位到离文件开头特定距离(单位为字节)的位置，参数pos_type为偏移量。是一个绝对偏移量。

//模板原型
basic_istream<charT,traits>& seekp(off_type, ios_base::seekdir);
basic_istream<charT,traits>& seekp(pos_type);
//For the char specialization
istream & seekp(streamoff, ios_base::seekdir);
istream & seekp(streampos);//streampos包含一个接收streamoff参数的构造函数和一个接收整数参数的构造函数

//eg
fin.seekp(30, ios_base::beg); // 30 bytes beyond the beginning
fin.seekp(-1, ios_base::cur); // back up one byte
fin.seekp(0, ios_base::end); // go to the end of the file

注意：streampos和streampos是off_type和pos_type对于char类型的专门化；同样，针对wistream对象，wstreampos和streamoff类型是off_type和pos_type对于wistream类型的专门化。

4.9 fstream对象 or istream对象.tellg()

返回值为streampos，表示输入指针的当前文件位置(单位为字节)，相对于文件开始的偏移量。

注意：如果创建了fstream对象，由于输入指针和输出指针将同时移动，因此tellg()和tellp()返回值相同；然而，如果使用istream对象来管理输入流，而使用ostream对象管理输出流，则输入指针和输出指针将彼此独立移动，tellg()和tellp()返回值将不同。

4.10 fstream对象 or ostream对象.tellp()

返回值为streampos，表示输出指针的当前文件位置(单位为字节)，相对于文件开始的偏移量。

注意：如果创建了fstream对象，由于输入指针和输出指针将同时移动，因此tellg()和tellp()返回值相同；然而，如果使用istream对象来管理输入流，而使用ostream对象管理输出流，则输入指针和输出指针将彼此独立移动，tellg()和tellp()返回值将不同。

4.11 fstream对象 or ostream对象 or istream对象.seekg(偏移量)

将文件指针指向距离文件开头 偏移量(单位为字节) 大小的位置。

可以使用它将文件指针指向文件开头。

5 简单文件输入输出

5.1 写入到文本文件中

步骤：

• 1 包含fstream头文件，fstream头文件中定义了ofstream类用于处理输出
• 2 包含std命名空间(ofstream在std命名空间中)
• 3 定义一个或多个ofstream对象，命名要求符合命名规范，每个ofstream对象都与一个输出流绑定在一起
• 4 将对象和文件关联起来，方法之一是open()方法，这种关联在对象释放时自动解除
• 5 文件操作完成时，应使用close()方法关闭文件
• 6 可以使用ofstream对象和<<操作符输出各种类型的数据，可以使用cout可使用的任何方法(cout使用方法见C++ cout的用法，看这一篇就够了)

5.2 读取文本文件

步骤：

• 1 包含fstream头文件，fstream头文件中定义了ifstream类用于处理输入，ifstream与一个输入流绑定在一起
• 2 包含std命名空间(ifstream在std命名空间中)
• 3 定义一个或多个ifstream对象，命名要求符合命名规范，每个ofstream对象都与一个输入流绑定在一起
• 4 将对象和文件关联起来，方法之一是open()方法
• 5 文件操作完成时，使用close()方法关闭文件
• 6 可以使用ifstream对象和>>操作符输出各种类型的数据，可以使用cin可使用的任何方法(cin使用方法见C++ cin的用法，看这一篇就够了)
• 7 ifstream本身作为测试条件时，如果最后一个读取操作成功，ifstream将被转换为true,否则转换为false

5.3 C++实例

5.3.1 cpp代码

/*
Project name :			_26File
Last modified Date:		2022年4月29日22点20分
Last Version:			V1.0
Descriptions:			简单文件输入输出
*/
#include <iostream>
#include <fstream> // for file I/O，这个头文件包含了iostream头文件，所以此处可以不显示包含iostream头文件
#include <cstdlib> // support for exit()
const int SIZE = 60;
int main()
{
   
	using namespace std;
	cout << "ofstream*********************************************************************" << endl;
	char automobile[50];
	int year;
	double a_price;
	double d_price;
	string filename1;