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第八章 IO库
前言
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、控制台窗口等。还有一些类型允许内存IO，即从string读取数据，向string写入数据。
IO库定义了读写内置类型值的操作，此外，一些类如string通常也会定义类似的IO操作，来读写自己的对象。之前已经使用过的IO库设施小结：
| 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，向标准输出写入数据 |
| cerr | 一个ostream对象，通常用于输出程序错误信息，写入到标准错误 |
| >> | 用来从一个istream对象读取输入数据 |
| << | 用来向一个ostream对象写入输出数据 |
| getline函数 | 从一个给定的istream对象读取一行数据，存入一个给定的string对象中 |
8.1 IO类
目前为止，我们使用的IO类型和对象都是操纵char数据的，并且默认情况下，这些对象都是关联到用户的控制台窗口的。而应用程序常常需读写命名文件，且处理string中的字符会很方便。因此，标准库还定义了其他一些IO类型。
| 头文件 | 类型 |
| iostream | istream，wistream从流读取数据 |
| ostream，wostream向流写入数据 | |
| iostream，wiostream读写流 | |
| fstream | ifstream，wifstream从文件读取数据 |
| ofstream，wofstream向文件写入数据 | |
| fstream，wfstream读写文件 | |
| sstream | istringstream，wistringstream从string读取数据 |
| ostringstream，wostringstream向string写入数据 | |
| stringstream，wstringstream读写string |
注意：宽字符版本的类型和函数的名字以一个w开始，例如，wcin、wcout和wcerr。
Ⅰ）IO类型间的关系：由于类的继承机制，设备类型和字符大小不影响所执行的IO操作。例如，用 >> 读取数据，而不用考虑是从一个控制台窗口，一个磁盘文件还是一个string读取。
Ⅱ）IO对象无拷贝或赋值
ofstream out1, out2;
out1 = out2; // 错误！不能对流对象赋值
ofstream print(ofstream); // 错误！不能初始化ofstream参数
out2 = print(out2); // 错误！不能拷贝流对象注意：不能拷贝IO对象，因此也不能将形参或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是const的。
Ⅲ）流的条件状态
| strm::iostate | 提供了表达条件状态的完整功能 |
| strm::badbit | 流已崩溃 |
| strm::failbit | 指出一个IO操作失败了 |
| strm::eofbit | 指出流到达了文件结束 |
| strm::goodbit | 指出流未处于错误状态，此值保证为零 |
| s.eof( ) | 若流s的eofbit置位，返回true |
| s.fail( ) | 若流s的failbit或badbit置位，返回true |
| s.bad( ) | 若流s的badbit置位，返回true |
| s.good( ) | 若流s处于有效状态，返回true |
| s.clear( ) | 将流s中所有条件状态位复位，将流的状态设置为有效，返回void |
| s.clear(flags) | 根据给定的flags标志位，将流s中对应条件状态位复位，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的当前条件状态，返回值类型为strm::iostate |
在使用流之前，检查它是否处于良好状态。确定一个流对象的状态的最简单的方法是将它当作一个条件来使用。
int ival;
cin >> ival;
// 如果在标准输入上键入Boo，读操作就会失败。若输入文件结束标识，cin也会进入错误状态。
while (cin >> word)
// ok: 读取成功查询流的状态：有时我们需要知道流为什么失败，IO库定义了一个与机器无关的iostate类型，提供了表达流状态的完整功能。使用eof、fail、bad和good函数来查询流当前的状态。
管理条件状态：使用clear、setstate和rdstate函数管理条件状态。
auto old_state = cin.rdstate(); // 记住cin的当前状态
cin.clear(); // 使cin有效
process_input(cin); // 使用cin
cin.setstate(old_state); // 将cin置为原有状态Ⅳ）管理输出缓冲：刷新输出缓冲区可以使用endl（再输出一个换行）、flush和ends（再输出一个空字符），如果想在每次输出后都刷新缓冲区，可以使用unitbuf操纵符。当一个输入流被关联到一个输出流时，任何试图从输入流读取数据的操作都会先刷新关联的输出符。
cout << unitbuf; // 所有输出都刷新缓冲区
cout << nounitbuf; // 回到正常的缓冲方式
cin >> ival; // 标准库将cin和cout关联在一起，此语句也会导致cout的缓冲区被刷新我们既可以将一个istream对象关联到另一个ostream，也可以将一个ostream关联到另一个ostream。
cin.tie(&cout); // old_tie 指向当前关联到cin的流（如果有的话）。这句仅仅用来展示：标准库已经默认将cin和cout关联在一起
ostream *old_tie = cin.tie(nullptr); // cin不再与其他流关联
cin.tie(&cerr); // 读取cin会刷新cerr，而不是cout。这不是一个好主意，因为cin应该关联到cout
cin.tie(old_tie); // 重建cin和cout间的正常关联8.2 文件输入输出
除了继承自iostream类型的行为之外，fstream中定义的类型还增加了一些新的成员来管理与流相关的文件。
| fstream fstrm; | 创建一个未绑定的文件流。fstream是头文件fstream中定义的一个类型 |
| fstream fstrm(s); | 创建一个fstream，并打开名为s的文件。s可以是string类型，或者是一个指向C风格字符串的指针。 |
| fstream fstrm(s, mode); | 和上一个相似，但按指定mode打开文件 |
| fstrm.open(s) | 打开名为s的文件，并将文件与fstrm绑定 |
| 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 |
Ⅰ）使用文件流对象
当我们想要读写一个文件时，可以定义一个文件流对象，并将对象与文件关联起来。
ifstream in(ifile); // 构造一个ifstream并打开给定文件
ofstream out; // 定义了一个输出流out，输出文件流未关联到任何文件
// 这段代码定义了一个输入流in，它被初始化为从文件读取数据，文件名由string类型的参数ifile指定。由于继承机制，我们可以用fstream代替iostream&
ifstream input(argv[1]); // 打开销售记录文件
ofstream output(argv[2]); // 打开输出文件
Sales_data total; // 保存销售总额的变量
if (read(input, total)) { // 读取第一条销售记录
Sales_data trans; // 保存下一条销售记录的变量
while (read(input, trans)) { // 读取剩余记录
if (total.isbn() == trans.isbn()) // 检查isbn
total.combine(trans); // 更新销售总额
else {
print(output, total); // 打印结果
total = trans; // 处理下一本书
}
}
print(output, total) << endl; // 打印最后一本书的销售额
} else
cerr << "No data?!" << endl; // 文件中无输入数据Ⅱ）成员函数open和close
ifstream in(ifile); // 构筑一个ifstream并打开给定文件
ofstream out; // 输出文件流未与任何文件关联
out.open(ifile + ".copy"); // 打开指定文件
if (out) // 检查open是否成功，与之前用cin用作条件相似
in.close(); // 关闭文件
in.open(ifile + "2"); // 打开另一个文件Ⅲ）自动构造和析构：当一个fstream对象被销毁时，close会被自动调用。
Ⅳ）文件模式：每个流都有一个关联的文件模式。
| in | 以读方式打开 |
| out | 以写方式打开（会丢弃已有数据） |
| app | 每次写操作前均定位到文件末尾 |
| ate | 打开文件后立即定位到文件末尾 |
| trunc | 截断文件 |
| binary | 以二进制方式进行IO |
8.3 string流
| sstream strm; | strm是一个未绑定的stringstream对象 |
| sstream strm(s); | strm是一个sstream对象，保存string s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 |
相关参考教程： C++ 文件和流 | 菜鸟教程 (runoob.com)