C++——流类库和输入/输出

前言

数据是怎么写道磁盘的？

代码里面我们一个读写调用似乎就能将数据从磁盘读写。仿佛代码是直接和磁盘打交道。以我们最常见的笔记本、或台式机的磁盘SATA盘为例，其受南桥上ATA控制器支配，这里面传输的ATA指令。至少我们代码里面是没有处理这部分的，所以我们代码直接操控磁盘说不通。现实情况是，C++通过IO流库和磁盘打交道。

IO流库

C++语言中并没有输入/输出语句，而是在标准库里包含了一个I/O流类库，它与标准模板库同为C++标准库中最重要的组成部分。数据从一个对象到另一个对象的传送被抽象为“流”。数据的输入/输出就是通过输入/输出流来实现的。流是一种抽象的概念，负责在数据的产生者和数据的使用者之间建立联系，并管理数据的流动。

流类体系

整个流类体系是一个派生类体系。按ANSI C++标准，类ios是抽象类，它的析构函数是虚函数，它的构造函数为保护的，作为所有基本流类的基类。
　　

ios提供了对流进行格式化输入输出和错误处理的成员函数。所有派生都是公有派生。

istream类提供完成提取（输入）操作的成员函数

ostream类提供完成插入（输出）操作的成员函数。

iostream类是前两者的组合。

streambuf是一个独立的类，只是ios有一个保护访问限制的指针指向它。streambuf的作用是管理一个流的缓冲区。

在流类库中，最重要的两部分功能为：

①标准输入/输出（standard input/output）

②文件处理

在C++的流类库中定义了四个全局流对象，可以完成人机交互的功能（要使用这四个功能，必须包含<iostream.h>文件。）：

①cin 标准输入流对象，键盘为其对应的标准设备。带缓冲区

②cout 标准输出流对象，显示器为标准设备。带缓冲区，一旦错误发生立即显示。

③cerr 标准错误输出流，输出设备是显示器。非缓冲区

④clog 标准错误输出流，输出设备是显示器。带缓冲区

输入输出格式控制

C++在类ios中提供格式化输入输出。这些格式是对所有文本方式的输入输出流均适用。格式控制符定义为公有的无名的枚举类型：

 1 enum{ skipws=0x0001,    //跳过输入中的空白字符
 2    left=0x0002,                 //输出左对齐
 3    right=0x0004,        //输出右对齐
 4    internal=0x0008,            //在输出符号或数制字符后填充
 5    dec=0x0010,                    //在输入输出时将数据按十进制处理
 6    oct=0x0020,                    //在输入输出时将数据按八进制处理
 7    hex=0x0040,                    //在输入输出时将数据按十六进制处理
 8    showbase=0x0080,            //在输出时带有表示数制基的字符
 9    showpoint=0x0100,        //输出浮点数时,必定带小数点
10    uppercase=0x0200,    //输出十六进制,用大写
11    showpos=0x0400,        //输出正数时,加”+”号
12    scientific=0x0800,        //科学数方式输出浮点数
13    fixed=0x1000,        //定点数方式输出实数
14    unitbuf=0x2000,        //插入后,立即刷新流
15    stdio=0x4000}            //插入后,立即刷新stdout和stderr
16
17

View Code

 1 #include<iostream>
 2 using namespace std;
 3
 4 void main()
 5 {
 6     for (int i=1; i <=10; ++i)
 7     {
 8         for (int j = 1; j <= 10; ++j)
 9         {
10             cout.width(5);
11             cout.flags(ios::left);
12             cout << i * j;
13         }
14         cout << endl;
15     }
16 }

View Code

该枚举量说明中每一个枚举量实际对应两字节数据（16位）中的一个位，所以可以同时采用几个格式控制，只要把对应位置1即可，这样既方便又节约内存。取多种控制时，用或“|”运算符来合成，合成为一个长整型数，在ios中为：

1 protected:
2     long x_flags;

View Code

类ios中还设置了三个输入输出流格式控制标志：

1 protected:
2    int x_precision;     //标志浮点数精度,缺省为6位
3    int x_width;          //输出域宽,缺省域宽为0，
4    //重设域宽只对其后第一输出项有效,如域宽不足,则不受限制
5    char x_fill;            //标志域宽有富余时填入的字符

View Code

流操作子（setiosflags stream manipulator）

可代替流格式控制成员函数，但绝大多数流操作子VC++不支持

#include<iostream>
using namespace std;void main()
{int a = 12345678;cout << hex << a << endl;
}

View Code

文件的输入输出

这里的文件指的是磁盘文件。C++根据文件（file）内容的数据格式，可分为两类：二进制文件和文本文件。文本文件由字符序列组成，也称ASCII码文件，在文本文件中存取的最小信息单位为字符（character），而二进制文件中存取的最小信息单位为字节（Byte）。

文件的使用步骤

①声明一个文件流对象，这又被称为内部文件：

ifstream ifile；//只输入用
ofstream ofile；//只输出用
fstream iofile；//既输入又输出用

②使用文件流对象的成员函数打开一个磁盘文件。这样在文件流对象和磁盘文件名之间建立联系。文件流中说明了三个打开文件的成员函数。

void ifstream::open(const char*,int =ios::in,int=filebuf::openprot);
void ofstream::open(const char *,int=ios::out,int=filebuf::opernprot);
void fstream::open(const char*,int,int=filebuf::openprot);

View Code

第一个参数为要打开的磁盘文件名。

第二个参数为打开方式，有输入（in），输出（out）等，打开方式在ios基类中定义为枚举类型。

文件打开方式是在ios类中定义的，公有枚举成员：

enum open_mode{        in=0x01, //打开文件用于输入操作(从文件读取)，文件指针在文件头out=0x02, /*打开文件用于写入文件。如文件不存在，则建立，但指定目录必须存在，否则建立文件失败。如文件存在，未同时设app,ate,in则文件清空*/                                           ate=0x04,//打开文件用于输入/输出,文件指针在文件尾,但新数据可写到任何位置  app=0x08, //打开文件用于输出,但从尾部添加,新数据只能添加在尾部trunce=0x10, //打开文件,并清空它,以建立新文件nocreate=0x20, //如文件存在则打开,不存在并不创建新文件noreplace=0x40,//如文件不存在则创建,如文件存在则只能设为ate及app方式binary=0x80  //以二进制方式打开文件
};

View Code

第三个参数为指定打开文件的保护方式，一般取缺省。

三个文件流类都重载了一个带缺省参数的构造函数，功能与open函数一样：

ifstream::ifstream(const char*,int=ios::in,int=filebuf::openprot);
ofstream::ofstream(const char*,int=ios::out,int=filebuf::openprot);
fstream::fstream(const char*,int,int=filebuf::operprot);

View Code

所以1，2两步可合成：

fstream iofile(“myfile.txt”,ios::in|ios::out）;

View Code

打开文件也应该判断是否成功，若成功，文件流对象值为非零值，不成功为0（NULL），文件流对象值物理上就是指它的地址。
因此打开一个文件完整的程序为：

fstream iofile（”myfile.txt”,ios::in|ios::out）;
if(!iofile){//失败退回操作系统cout<<”不能打开文件:”<<”myfile,txt”<<endl;exit(1);
}

View Code

③使用提取（>>）和插入（<<）运算符对文件进行读写操作，或使用成员函数进行读写

④关闭文件。三个文件流类各有一个关闭文件的成员函数

void ifstream::close();
void ofstream::close();
void fstream::close();

View Code

使用很方便，如：iofile.close();

关闭文件时，系统把该文件相关联的文件缓冲区中的数据写到文件中，保证文件的完整，收回与该文件相关的内存空间，可供再分配，把磁盘文件名与文件流对象之间的关联断开，可防止误操作修改了磁盘文件。如又要对文件操作必须重新打开。关闭文件并没有取消文件流对象，该文件流对象又可与其他磁盘文件建立联系。文件流对象在程序结束时，或它的生命期结束时，由析构函数撤消。它同时释放内部分配的预留缓冲区。

代码演示

#include<iostream>
#include<fstream>
using namespace std;
int main()
{int ar[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};//1
    ofstream ofile;//2ofile.open("test.txt",ios::out);if (!ofile){cerr << "Open File Fail!" << endl;exit(1);}//3for (int i = 0; i < sizeof(ar) / sizeof(int);++i){//cout<<ar[i]<<" ";ofile << ar[i] << " ";}ofile.close();return 0;
}

View Code

#include<iostream>
#include<fstream>
using namespace std;
int main()
{int ar[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};ofstream ofile("test.txt", ios::out);if (!ofile){cerr << "Open File Fail!" << endl;exit(1);}//3for (int i = 0; i < sizeof(ar) / sizeof(int);++i){//cout<<ar[i]<<" ";ofile << ar[i] << " ";}ofile.close();return 0;
}

View Code

再见文件内容读入到数组

#include<iostream>
#include<fstream>
using namespace std;
int main()
{int ar[9];ifstream ifile("test.txt", ios::out);if (!ifile){cerr << "Open File Fail!" << endl;exit(1);}//3for (int i = 0; i < sizeof(ar) / sizeof(int);++i){//cout<<ar[i]<<" ";ifile >> ar[i];}ifile.close();return 0;
}

View Code

二进制文件读写

C++提供了对二进制文件进行读取的成员函数：

istream&istream::read(char *,int); //从二进制流提取
istream&istream::read(unsigned char*,int);
istream&istream::read(signed char *,int);

View Code

第一个参数指定存放有效输入的变量地址
第二个参数指定提取的字节数

C++提供了对二进制文件进行写入的成员函数：

ostream&ostream::write(const char *,int);
ostream&ostream::write(const unsigned char *,int);
ostream&ostream::write(const signed char *,int);

View Code

第一个参数指定输出对象的内存地址
第二个参数指定插入的字节数

之前用循环每次像数组读取一个字符，速度很慢。可以采用二进制读取，在读取二进制文件之前需要构造二进制文件。

 1 #include<iostream>
 2 #include<fstream>
 3 using namespace std;
 4 int main()
 5 {
 6     int ar[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
 7     int br[9];
 8     ofstream ofile("test.txt", ios::out|ios::binary);
 9     if (!ofile)
10     {
11         cerr << "Open File Fail!" << endl;
12         exit(1);
13     }
14     ofile.write((char*)ar,sizeof(ar));
15     ofile.close();
16     ifstream ifile("test.txt", ios::in | ios::binary);
17     if (!ifile)
18     {
19         cerr << "Open File Fail!" << endl;
20         exit(1);
21     }
22     ifile.read((char*)br, sizeof(br));
23     return 0;
24 }

View Code

读函数并不能知道文件是否结束，可用状态函数int ios::eof()来判断文件是否结束。必须指出系统是根据当前操作的实际情况设置状态位，如需根据状态位来判断下一步的操作，必须在一次操作后立即去调取状态位，以判断本次操作是否有效。

使用二进制文件，可以控制字节长度，读写数据时不会出现二义性，可靠性高。同时不知格式是无法读取的，保密性好。
文件结束后，系统不会再读，但程序不会自动停下来，所以要判断文件中是否已没有数据。
如写完数据后没有关闭文件，直接开始读，则必须把文件定位指针移到文件头。
如关闭文件后重新打开，文件定位指针就在文件头。

文件随机访问

C++把每一个文件都看成一个有序的字节流，每一个文件或者以文件结束符（end of file marker）结束，或者在特定的字节号处结束。

当打开一个文件时，该文件就和某个流关联起来了。对文件进行读写实际上受到一个文件定位指针（file position pointer）的控制。
输入流的指针也称为读指针，每一次提取操作将从读指针当前所指位置开始，每次提取操作自动将读指针向文件尾移动。
输出流指针也称写指针，每一次插入操作将从写指针当前位置开始，每次插入操作自动将写指针向文件尾移动。

在C++中可以由程序移动文件指针，从而实现文件的随机访问，即可读写流中任意一段内容。一般文本文件很难准确定位，所以随机访问多用于二进制文件。

在ios类中说明了一个公有枚举类型：

enum seek_dir{beg=0, //文件开头cur=1, //文件指针的当前位置end=2 //文件结尾
};

View Code

istream类中提供了如下三个成员函数：

istream&istream::seekg(streampos); //指针直接定位
istream&istream::seekg(streamoff, ios::seek_dir); //指针相对定位
long istream::tellg(); //返回当前指针位置

View Code

流的指针位置类型streampos和流的指针偏移类型streamoff定义为长整型，也就是可访问文件的最大长度为4G

datafile.seekg(-20L,ios::cur);表示将文件定位指针从当前位置向文件头部方向移20个字节。
datafile.seekg(20L,ios::beg);表示将文件定位指针从文件头向文件尾方向移20个字节。
datafile.seekg(-20L,ios::end);表示将文件定位指针从文件尾向文件头方向移20个字节。
tellg()和seekg()往往配合使用。指针不可以移到文件头之前或文件尾之后。

View Code

ostream类也提供了三个成员函数管理文件定位指针，它们是：

ostream&ostream::seekp(streampos);
ostream&ostream::seekp(streamoff,ios::seek_dir);
long ostream::tellp();

View Code

为了便于记忆，函数名中g是get的缩写，而p是put的缩写。

借助二进制读写优化文件读取，代码演示

#include<iostream>
#include<fstream>
using namespace std;
int main()
{int ar[] = {12,23,34,45,56,67,78,89,90,100};ofstream ofile("test.txt", ios::out|ios::binary);if (!ofile){cerr << "Open File Fail!" << endl;exit(1);}ofile.write((char*)ar, sizeof(ar));ofile.close();ifstream ifile;ifile.open("test.txt", ios::in | ios::binary);if (!ifile){cerr << "Open File Fail!" << endl;exit(1);}int pos;int value;while (1){cout << "请输入位置：>" << endl;cin >> pos;ifile.seekg((long)(pos * sizeof(int)), ios::beg);ifile.read((char*)&value, sizeof(int));cout << "value = " << value << endl;}ifile.close();return 0;
}

View Code

文件与对象

在面向对象的程序设计中，信息总是放在对象的数据成员里。这些信息最终应该保存到文件中。当程序开始运行时，就要根据打开的文件重新创建对象。在运行过程中，放在对象的数据成员里的信息得到利用和修改。运行结束时必须把这些信息重新保存到文件中，然后关闭文件。
磁盘文件打开时建立的内部文件流是在运行时动态分配的资源。在面向对象的C++程序设计中，文件应该在构造函数中打开，并创建对象；而在析构函数中保存和关闭文件，并撤销对象。这样，与动态安排的其他资源一样，当撤销对象时，能自动释放资源。特别在程序发生异常时，C++系统有异常处理机制，该机制要求动态分配的资源是在类对象中，这样C++保证退出异常点时资源得到完整的释放。
对文件而言，释放资源同时包括将对象中的信息再次存入磁盘文件。在程序运行过程中，应该将信息适时保存到相应的磁盘文件中，以免数据意外丢失。

代码演示

 1 #include<iostream>
 2 #include<fstream>
 3 using namespace std;
 4
 5 class Complex;
 6 ostream& operator<<(ostream &out, const Complex &c);
 7 class Complex
 8 {
 9     friend ostream& operator<<(ostream &out, const Complex &c);
10 public:
11     Complex() :m_real(0), m_img(0)
12     {
13         ifstream ifile;
14         ifile.open("data.dat",ios::in);
15         if (!ifile)
16         {
17             cerr << "Open File Fail" << endl;
18             exit(1);
19         }
20         ifile >> m_real >> m_img;
21         ifile.close();
22     }
23     Complex(int real, int imag)
24     {
25         m_real = real;
26         m_img = imag;
27     }
28     ~Complex()
29     {
30         ofstream ofile;
31         ofile.open("data.dat", ios::in);
32         if (!ofile)
33         {
34             cerr << "Open File Fail" << endl;
35             exit(1);
36         }
37         ofile << m_real <<" "<< m_img;
38         ofile.close();
39     }
40     void SetComplex(int real, int imag)
41     {
42         m_real = real;
43         m_img = imag;
44     }
45 private:
46     int m_real;
47     int m_img;
48 };
49
50 ostream& operator<<(ostream &out, const Complex &c)
51 {
52     out << "(" << c.m_real << "," << c.m_img << ")" << endl;
53     return out;
54 }
55
56 int main()
57 {
58     Complex c;
59     cout << c << endl;
60     c.SetComplex(10, 60);
61     cout << c << endl;
62     return 0;
63 }

View Code

转载于:https://www.cnblogs.com/kelamoyujuzhen/p/9558350.html

C++——流类库和输入/输出相关推荐

实验8 群体类、流类库与输入/输出（4学时）
一. 实验目的了解链表类的定义与实现,学习其使用方法: 了解栈类的定义与实现,学习其使用方法: 了解队列类的定义与实现,学习其使用方法: 了解C++标准模板库STL的使用方法. 熟悉流类库中常用的类 ...
第15章-输入/输出 --- 理解Java的IO流
(一)理解Java的IO流 JAVA的IO流是实现输入/输出的基础,它可以方便地实现数据的输入/输出操作,在Java中把不同的输入/输出(键盘.文件.网络连接等)抽象表述为"流"( ...
习题八 I/O流类库
一.填空题 (1)在C++的输入输出系统中,最核心的对象是流 .执行输入和输出操作的类体系叫做流类 . (2)当实际进I/O操作时, ...
Java的输入/输出
在Java中,有输入和输出,也就是IO,然后给大家介绍一下: IO(输入/输出)是比较抽象的,看不到明显的运行效果,但输入和输出是所有程序都必需的部分.使用输入机制,允许程序读取外部(包括来自磁盘.光 ...
输入/输出（全称：Input Output）
IO(输入/输出)是比较抽象的,看不到明显的运行效果,但输入和输出是所有程序都必需的部分. 使用输入机制,允许程序读取外部数据(包括来自磁盘.光盘等存储设备的数据.来自网络的数据). 用户输入数据:使 ...
c++中的IO流（流的概念和流类库的结构，标准的输入输出流）
流的概念和流类库的结构程序的输入指的是从输入文件将数据传送给程序,程序的输出指的是从程序将数据传送给输出文件 c++输入输出包含以下三个方面的内容对系统指定的标准设备的输入输出.即从键盘输入数据, ...
c++I/O流的概念和流类库的结构
I/O流的概念和流类库的结构程序的输入程序的输出 C++输入输出包含以下三个方面的内容 C++的I/O对C的发展--类型安全和可扩展性与iostream类库有关的头文件在iostream头文件 ...
实验 7：流类库与输入输出
一.实验目的理解流的概念熟悉流类库中常用的类及成员函数用法熟悉 I/O 格式控制方法,掌握常用格式控制了解文件 I/O,掌握文件 I/O 基本用法二.实验准备结合第 11 章教材.课件,复 ...
常用的I/O流类库操纵符
当使用cin,cout进行数据的输入和输出时,无论处理的是什么类型的数据,都能够自动按照正确的默认格式处理.但是这还不够. C++I/O流类库提供了一些操纵符,可以直接嵌入到输入输出语句中来实现I/O ...

C++——流类库和输入/输出

C++——流类库和输入/输出相关推荐

最新文章

热门文章