《C++Primer 第五版》

​ ——读书随笔集

第八章

8.1 IO类

• 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消息，写入到标准错误
• <<运算符，用来向一个ostream对象中写入输出数据
• />>运算符，用来从一个istream对象中读取输入数据

8.1.1 IO对象无拷贝和赋值

我们不能拷贝或对IO对象赋值，所以我们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。

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对象
out2 = print(out2); //错误，不能拷贝流对象

头文件	类型
iostream	istream,wistream从流中读取数据
	ostream,wostream向流中写入数据
	iostream，wiostream读写流
fstream	ifstream,wifstream从文件中读取数据
	ofstream,wofstream向文件中写入数据
	fstream,wfstream读写文件
sstream	istringstream,wistringstream从string中读取数据
	ostringstream，wostringstream向string中写入数据
	stringstream,wstringstream读写string

为了支持宽类型，标准库定义了一组类型和对象来wchar_t类型的数据。宽字符版本的类型和函数的名字以一个w开始。

本文介绍的标准库流特性都可以无差别地应用于普通流，文件流和string流，以及char或宽字符版本

8.1.2 条件状态

IO类定义了一些函数和标志，可以帮助我们访问和操纵流的条件状态

strm::iostate	strm是一种IO类型，iostate是一种机器相关的类型，提供了表达条件状态的完整功能
strm::badbit	strm::badbit指流已崩溃
strm::failbit	strm::failbit用来指一个IO操作已经失败
strm::eofbit	strm::eofbit用来指出流到达了文件结束
strm::goodbit	strm::goodbit用来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，则返回true
s.fail()	若流s的failbit或badbit置位，则返回true
s.bad()	若流s的badbit置位，则返回true
s.good()	若流s处于有效状态，则返回true
s.clear(flags)	根据给定的flags标志位，将流中对应条件状态位复位。flags的类型为strm::iostate。返回void
s.setstate(flags)	根据给定的flags标志位，将流中对应条件状态位置位。flags的类型为strm::iostate。返回void
s.rdstate()	返回流s的当前条件状态，返回值类型为strm::iostate

• 查询流的状态

  badbit表示系统级错误，如不可恢复的错误。通常情况下，一旦badbit被置位，那么流就无法使用了。

  failbit被置位，如期望读取一个数值，结果读取了一个字符。这种问题是可以修复的，流还能继续使用。

  如果到达文件结束位置，eofbit和failbit就会被置位。goodbit的值为0，表示流还未发生错误。

  如果failbit,eofbit和badbit任一个被置位，则检测流状态的条件就会失败。

  标准库还提供了一组函数来查询这些标志位的状态。操作good在所有错误位均未被置位的情况下返回true。

• 管理条件状态

  clear函数成员是一个重载的成员。他有一个接受参数的版本和一个不接受参数的版本。不接收参数的版本清除所有错误标志位。执行clear()后，调用good会返回true。

  auot old_stat = cin.rdstate(); //返回原来的旧参数
  cin.clear(); //清除参数
  process(cin); // 使用cin
  cin.setstate(old_state); //复原原来的cin
  

  带参数的clear版本接受一个iostate值，表示流的新状态。为了复位单一的状态位，我们可以首先用rdstate读出当前条件状态，然后用位操作将所需位复位来生成新的状态。例如：

  cin.clear(cin.rdstate() & ~cin.failbit & ~cin.badbit) //将failbit和badbit复位，其它位保持不变。
  

8.1.3 管理输出缓冲

每个输出流都有一个缓冲区，用来保存程序读写的数据。

• 刷新输出缓冲区

  可以使用操纵符endl来完成换行并刷新缓冲区。

  可以使用flush刷新缓冲区，但不输出任何额外的字符。

  可以使用ends向缓冲区插入一个空字符，然后刷新缓冲区。

• unitbuf操纵符

  使用unitbuf可以在每次输出操作后，都刷新缓冲区，它告诉流在接下来的每次写操作之后都进行一次flush操作。而nounitbuf操纵符则重置流，使其恢复使用系统正常的缓冲区刷新机制。

  cout<<unitbuf; // 所有输出操作后立即刷新缓冲区
  cout<< nounitbuf; //回到正常的缓冲方式
  

• 关联输入和输出流

  当一个输入流被关联到一个输出流时，任何一个试图从输入流读取数据的操作都会先刷新关联的输出流。标准库将cout和cin关联在一起

  cin>>ival; //将刷新cout的缓冲区
  

  交互式系统通常应该关联输入流和输出流。这意味着用户在输入之前，所有输出包括提示信息都应该被输出。

  tie函数有两个重载的版本：一个不带参数（返回指向输出流的指针）。如果本对象当前关联到一个输出流，则返回的就是指向这个流的指针，如果对象未关联到流，则返回空指针。tie的第二个版本接受收一个指向ostream的指针，将自己关联到另一个ostream。

  cin.tie(&cout); //仅仅用来展示
  ostream *old_tie = cin.tie(nullptr);//cin不再与其它流关联
  cin.tie(&cerr); //读取cin会刷新cerr
  cin.tie(&old_tie);//重建cin和cout之间的联系
  

  每个流同时最多关联到一个流，但是多个流可以关联到同一个ostream

8.2 文件的输入输出

头文件fstream定义了三个类型来支持文件IO：ifstream,ofstream,fstream。

这些类型提供的操作与我们之前已经使用过的对象cin和cout一样。它除了继承来自iostream类型的行为以外，fstream中定义的类型还新增了成员来管理与流关联的文件。这些成员只能对ifstream,ofstream，fstream对象调用这些操作，但不能对其他IO类型调用这些操作。

fstream fstrm	创建一个未绑定的文件流
fstream fstrm(s)	创建一个fstream,并打开名为s的文件。
fstream fstream(s,mode)	与前一个构造函数类型，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。返回void
fstrm.close()	关闭与fstrm绑定的文件。返回void
fstrm.is_open()	返回一个bool值，指出文件是否打开且尚未关闭。

8.2.1使用文件流对象

ifstream in(file); //构建一个ifstream并打开给定文件
ofstream out; //输出流未关联到任何文件

文件名可以是一个库类型string对象，也可以是C风格字符数组

• 用fstream代替iostream&

  在要求使用基类型对象的地方，我们可以用继承类型的对象来代替。

• 成员函数open和close

  ifstream in(ifile); //构建一个ifstream并打开文件
  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
  

• 自动构造和析构

  当一个fstream对象被销毁时，close会自动被调用

8.2.2 文件模式

每个流都有一个文件模式，用来指出如何使用文件。

in	以读方式打开
out	以写方式打开
app	每次写操作前均定位到文件末尾
ate	打开文件后立即定位到文件末尾
trunc	截断文件
binary	以二进制方式进行IO

无论用哪种方式打开文件，我们都可以指定文件模式，调用open打开文件时可以，用一个文件名初始化流来隐式打开文件时也可以。指定文件模式有如下限制∶

• 只可以对 ofstream 或 fstream 对象设定 out 模式。
• 只可以对ifstream 或 fstream 对象设定 in 模式。
• 只有当 out 也被设定时才可设定 trunc 模式。
• 只要trunc没被设定，就可以设定 app 模式。在app 模式下，即使没有显式指定 out 模式，文件也总是以输出方式被打开。
• 默认情况下，即使我们没有指定trunc，以out 模式打开的文件也会被截断。为了保留以out 模式打开的文件的内容，我们必须同时指定 app 模式，这样只会将数据追加写到文件末尾；或者同时指定in 模式，即打开文件同时进行读写操作。
• ate和binary 模式可用于任何类型的文件流对象，且可以与其他任何文件模式组合使用。

每个文件流类型都定义了一个默认的文件模式，当我们未指定文件模式时，就使用此默认模式。与ifstream关联的文件默认以in 模式打开；与 ofstream关联的文件默认以 out 模式打开；与fstream关联的文件默认以in 和 out 模式打开。

以out模式打开文件会丢失已有数据

默认情况下，当我们打开一个 ofstream 时，文件的内容会被丢弃。阻止一个 ofstream 清空给定文件内容的方法是同时指定 app 模式∶

// 在这几条语句中file1都被截断
ofstream out("file1");                    // 隐含以输出模式打开文件并截断文件                              
ofstream out2("file1", ofstream::out);    // 隐含地截断文件
ofstream out3("file1", ofstream::out | ofstream::trunc);
// 为保留文件内容，我们必须显式指定app模式
ofstream app("file2", ofstream::app);    // 隐含为输出模式
ofstream app2("file2", ofstream::out | ofstream::app);

每次调用open时都会确定文件模式

对于一个给定的流，每次打开文件时，都可以改变文件模式

ofstream out;                            // 未指定文件打开模式
out.open("scratchpad");                  // 模式隐含地设置为输出和截断
out.close();                             // 关闭out，以便用于其他文件
out.open("precious", ofstream::app);     // 模式为输出和追加
out.close();

第一个open调用未显式指定输出模式，文件隐式地以out 模式打开。

通常情况下，out模式意味着同时使用trunc模式。因此，当前目录下名为scratchpad的文件的内容将被清空。

当打开名为 precious 的文件时，我们指定了append模式。文件中已有的数据都得以保留，所有写操作都在文件末尾进行。

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，也可以从string读取数据，就像string是一个IO流一样。

istringstream从string读取数据，ostringstream向string写入数据，而头文件stringstream都可以。下列是sstream特有的成员。

sstream strm	strm是一个未绑定的stringstream对象
sstream strm(s)	strm是一个sstream对象，保存了string s的一个拷贝
strm.str()	返回strm所保存的string的拷贝,返回的是个string
strm.str(s)	将string s拷贝到strm中。返回void