C++基础（四） 文件流 I/O流 文件指针 tellg tellp seekp seekg
C++中的有关文件的设计，由于历史原因，着实不太好用，里面的坑很多。
一、常见文件打开方式
| 常量 | 含义 |
| ios_base::in | 以读的方式打开文件 |
| ios_base::out | 以写的方式打开文件 |
| ios_base::ate | 打开文件，并移到文件尾 |
| ios_base::app | 追加到文件尾 |
| ios_base::trunc | 如果文件存在，则截断文件(删除原有内容) |
| ios_base::binary | 二进制文件 |
这里面就有不少注意事项。
in 和 out
in和out是什么鬼？熟悉一些第三方库的同学肯定对read、write很了解，即便是C语言，也是用'r'和'w'来表示read和write，可这里为什么要搞个in和out？和我们常用的read、write有什么区别？
主要是针对的对象不同。
read和write，是针对文件本身而言，对文件读或者写；而in和out，是针对C++文件流而言，从文件流中流入和流出。文件流，位于你编写的程序中，所以，某种程度也可以将这个in和out理解成针对你的程序而言。
流出，是指字节流出你的程序。既然流出去，肯定要有接收方，否则流出的字节就会丢失掉。接收方就是存放于磁盘中的文件(虽然可以重定向，但简单考虑，就特定指文件)，字节从程序中流出，写入到文件中去。所以，此时需要文件以写的方式打开。
流入，类似于流出，是指将字节从文件中流入程序的文件流。这时候，以读的方式打开文件，读取其中的字节，流入进程序。
还有一些注意事项，文章后面部分介绍。
二 、多版本I/O流
自从发现窄字符char不够用后，经过一系列演变，最后C++提供了宽字符wchar_t（有关窄字符和宽字符，这里不具体介绍）。相应的，处理这些字符的流也就需要同时支持者两个版本，于是有了cout-wcout、cin-wcin、fstream-wfstream等等。
那么，这些流的使用方式有什么不同呢？回答之前，先来看看这些流的源码定义：
可以看到，istream和wistream都是模板basic_istream的实例化，只是模板参数不同，一个是窄字符char，一个是宽字符wchat_t。所以这两个流的用法完全可以看做是同一个，其他的也类似。
三、文件流
注意，想使用文件流，需要包含头文件：#include <fstream>
1、fstream（wfstream）
都是basic_fstream实例化，所以看一下basic_fstream的声明：
原来，继承自basic_iostream。
2、ifstream
继承自basic_istream。
3、ofstream
继承自basic_fstream。
所以，ofstream、ifstream和fstream之间没啥直接关系。
ofstream，输出流，将程序中字节输出写到文件中；ifstream，输入流，从文件中读取字节输入到程序中；fstream，既可以输出也可以输入。
总结一下文件流与属性的特征(摘自《C++ Primer》)：
1、只可以对ofstream或fstream对象设定out模式。
2、只可以对ifstream或fstream对象设定in模式。
3、只有当out也被设定时才可设定trunc模式。
4、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。
5、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。
6、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。
四、文件流与文件绑定方式
有两种方法：
1、在创建对象时，直接指定文件名和打开方式来绑定；
例如：D盘下有一个文本文件"123.txt"，内容如下：
现在想打开文件，读取其中内容，并打印出来，可以这么做：
using namespace std;
ifstream fIn("D:\\123.txt"); //只有文件名，没有打开方式
if (fIn.is_open())
{
char ch;
while (fIn.get(ch))
cout << ch;
fIn.close();
}
cout << endl;
执行结果：
嗯？有点不对是不是？为什么只有文件名没有打开方式？看一下basic_ifstream的构造函数就能够了解(构造函数的版本很多，这里只截与上例中匹配的那个。)
很容易看出来，第二个参数打开方式已有默认值ios_base::in，所以可以不指定。
2、利用open函数
通样是要实现上面的功能，还可以用下面的代码：
using namespace std;
ifstream fIn; //这里不带任何参数
fIn.open("D:\\123.txt"); //用open函数，也只是给了文件名，未指定打开方式
if (fIn.is_open())
{
char ch;
while (fIn.get(ch))
cout << ch;
fIn.close();
}
cout << endl;
执行结果：
这里同样没有指定打开方式，也没有问题，因为open函数也给了默认值：
ofstream与文件的关联也类似于此，此处不赘述，但是来看一个比较有意思的现象。
假如我想往123.txt文件写入一行字符：I Love C++ more。怎么做呢？
前面有介绍，往文件中写，就是将文件流中的字节流出到文件中，所以应该用ofstream类，并且指定打开方式为ios_base::out。但有时候需要有点黑客精神，如果非要传入ios_base::in，会有什么情况发生？
在开始之前，有一点需要注意，打开一个文件，我们定位在的是文件首，如果想在文件最后增加新内容，则需要定位到文件尾，可以用前面表格中的ios_base::app。
因为后面经常要使用读取文件内容并打印的功能，故将其封装成一个名为ReadFile的函数，代码如下：
void ReadFile(const std::string& strFileName)
{
std::ifstream fIn(strFileName);
if (fIn.is_open()) //打开文件成功
{
char ch;
while (fIn.get(ch))
cout << ch;
fIn.close();
}
}
往文件中追加内容，并打印追加后的文件内容：
using namespace std;
std::string strFileName("D:\\123.txt");
ofstream fOut;
fOut.open(strFileName, ios_base::in | ios::app); //注意，这里传的是in,而不是out
if (fOut.is_open())
{
fOut << "I Lova C++ more" << endl;
fOut.close();
}
ReadFile(strFileName);
执行结果：
为什么？？？明明没有指定out属性啊，为什么能够往文件中写内容？
难道问题出在open函数上？如果直接在构造是指定文件名和打开方式，结果还是如此（读者可以自己尝试）。
why？？？
欲知答案，查看源码！
我们看一下basic_ofstream（ofstream从它继承的）类中open函数的源码：
看到没？不用去管_Filebuffer是啥，open函数调用了_Filebuffer对象的open函数，传入的第二个参数，除了basic_ofstream对象的open函数中的_Mode外，还'按位与'了一个ios_base::out，答案就在这里！
那构造函数呢？同样，也去看一下源码：
也是一样！
所以，对于ofstream类，不管你创建对象或者调用open函数时有没有指定ios_base::out属性，都会默认加上该属性！
而对于ifstream类，则会默认加上ios_base::in属性！（可以自己查看源码，此处不赘述。）
但是，fstream类，不会帮你加上任何属性！
五、文件操作
1、追加内容、截断内容
回顾一下我们在open函数那里是如何将"I Love C++ More"加到文件中的，为了方便阅读，将代码粘贴如下：
using namespace std;
std::string strFileName("D:\\123.txt");
ofstream fOut;
fOut.open(strFileName, ios_base::in | ios::app); //注意，这里传的是in,而不是out
if (fOut.is_open())
{
fOut << "I Lova C++ more" << endl;
fOut.close();
}
ReadFile(strFileName);
open函数中，属性我们加的是in和app，前面有提到，oftream类open函数的源码中，会默认加上ios_base::out，所以这里输出流打开文件的方式其实是：ios_base::out|ios_base::in|ios_base::app，in和out是读写方式打开，而app，则是append，增加的意思。
想要在文件末尾添加内容，必须加上app属性，如果不加上呢？我们可以试一下在不加上app属性的情况下，增加一行文字：What do you love，代码如下：
using namespace std;
std::string strFileName("D:\\123.txt");
std::ofstream fOut(strFileName, std::ios_base::out); //这里没有app属性
if (fOut.is_open())
{
fOut << "What do you love" << endl;
fOut.close();
}
ReadFile(strFileName);
执行结果如下：
什么情况？还有两句呢？
仔细看最开始的那些文件打开方式，除了我们用到的in、out、app外，还有trunc、ate和binary，binary是二进制，本篇不讨论。ate将在下一节介绍，truc是什么意思呢？
ios_base::truc：截断文件，即加上这个属性，在打开文件的时候，会将原有的内容全部清除掉。
这里，又有一个巨大的坑！
有ios_base::out属性，则默认有ios_base::truc属性。要想去除其中的ios_base::truc属性，则必须加上ios_base:app属性或者ios_base::in属性。
是不是很绕？仔细分析一下，其实很容易理解。
ofstream，不管调用的时候有没有指定ios_base::out属性，类实现里都会默认加上，所以输出流操作文件，必须加上app或者in属性，才不会截断原来的文件内容；
ifstream，类实现部分会默认帮你加上ios_base::in属性，所以在使用输出流的时候，即便不手动加上app或者in属性，也不会截断原来的文件内容；
fstream流，不会默认加上任何属性，所以当手动指定ios_base::out属性后，必须加上in属性或者app属性(都加上当然没问题)，才不会截断原来的文件内容。
以上关于这三个类属性的介绍，读者可自行验证，下面给出一些参考代码，未穷举以上所有情况，只是列了其中部分：
using namespace std;
std::string strFileName("D:\\123.txt");
cout << "----------------文件原始内容：" << endl;
ReadFile(strFileName); //打印123.txt中内容
//这里用ofstream类，加上in属性，不会截断文件内容
ofstream fOut(strFileName, ios_base::in);
if (fOut.is_open())
fOut.close();
cout << "----------------ofstream，文件内容：" << endl;
ReadFile(strFileName); //打印123.txt中内容
//这里用ifstream类，仅有out属性，但类实现中会默认加上in属性，不会截断
ifstream fIn(strFileName, ios_base::out);
if (fIn.is_open())
fIn.close();
cout << "----------------ifstream，文件内容：" << endl;
ReadFile(strFileName); //打印123.txt中内容
//这里用fstream类，仅指定out属性，会截断文件内容
fstream fFile(strFileName, ios_base::out);
if (fFile.is_open())
fFile.close();
cout << "----------------fstream，文件内容：" << endl;
ReadFile(strFileName); //打印123.txt中内容
执行结果如下：
弄清楚截断特性后，追加文件内容比较简单，在避免截断的前提下，加上app属性即可。代码如下：
using namespace std;
std::string strFileName("D:\\123.txt");
cout << "----------------文件原始内容：" << endl;
ReadFile(strFileName); //打印123.txt中内容
//这里用fstream类，仅指定out属性，会截断文件内容
fstream fFile(strFileName, ios_base::out | ios_base::app);
if (fFile.is_open())
{
fFile << "What do you love?" << endl;
fFile.close();
}
cout << "----------------追加后，文件内容：" << endl;
ReadFile(strFileName); //打印123.txt中内容
执行结果为：
这里用的是fstream类，ofstream类也是一样。
2、查看文件大小
首先看两个函数：
tellg()：
返回输入流的文件位置，g-get，既然是输入流，则只有ifstream和fstream才有该成员函数；
using namespace std;
std::string strFileName("D:\\123.txt");
ReadFile(strFileName);
ifstream fIn(strFileName, ios_base::in); //仅有ios_base::in属性
if (fIn.is_open())
{
std::streamoff nSize = fIn.tellg();
cout << nSize << endl;
fIn.close();
}
执行结果为：
为什么是0？
因为打开文件后，文件位置定位在的是未见头。文件打开方式中有一个ate，即 at end，会将文件指针移至文件尾，上面代码改成如下：
using namespace std;
std::string strFileName("D:\\123.txt");
ReadFile(strFileName);
ifstream fIn(strFileName, ios_base::in | ios_base::ate); //这里加上ate属性
if (fIn.is_open())
{
std::streamoff nSize = fIn.tellg();
cout << nSize << endl;
fIn.close();
}
执行结果为：
仔细一数，加上空格，好像只有28个字符，为什么是32呢？
因为有两个换行，而windows系统，用回车和换行两个字符来表示换行，所以28+4=32。
tellp()：
返回输出流的文件位置，p-put。既然是输出流，则只有ofstream和fstream才有该成员函数。用法与tellp类似，注意上一节介绍，有out属性时，默认会截断文件，为避免这种情况，需要加上app属性或者in属性。
我们用ofstream类，加上app属性，代码如下：
using namespace std;
std::string strFileName("D:\\123.txt");
cout << "----------------文件原始内容：" << endl;
ReadFile(strFileName); //打印123.txt中内容
//测试tellp
ofstream fOut(strFileName, ios_base::out | ios_base::app); //加上app属性
if (fOut.is_open())
{
cout << fOut.tellp() << endl;
fOut.close();
}
执行结果为：
0？难道和前面一样，加上ate属性，代码如下：
using namespace std;
std::string strFileName("D:\\123.txt");
cout << "----------------文件原始内容：" << endl;
ReadFile(strFileName); //打印123.txt中内容
//测试tellp
ofstream fOut(strFileName, ios_base::out | ios_base::app | ios_base::ate); //加上app和ate属性
if (fOut.is_open())
{
cout << fOut.tellp() << endl;
fOut.close();
}
执行结果为：
结果正确。
还有关于seekp和seekg的内容，以及修改文件内容、在文件中间插入内容等，本篇不予介绍。
有关随机存取，并不是C++文件流的强项，C++实际使用中用到的并不多。这里主要介绍文件流的简单使用方式，以及平常使用中的一些坑，后面如若有时间，再专门写一篇有关seekp和seekg的文章。
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