C++标准库--IO库(Primer C++ 第五版 · 阅读笔记)

C++标准库--IO库(Primer C++ 第五版 · 阅读笔记)

  • 第8章 IO库
    • 8.1、IO类
    • 8.2、文件输入输出
    • 8.3、string流
      • 总结:

第8章 IO库

8.1、IO类

为了支持这些不同种类的IO处理操作,在istreamostream之外,标准库还定义了其他一些IO类型。

  • 如下图分别定义在三个独立的头文件中: iostream定义了用于读写的基本类型,fstream定义了读写命名文件的类型,sstream定义了读写内存string对象的类型。
  • 为了支持使用宽字符的语言,标准库定义了一组类型和对象来操纵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,例如:wcinwcoutwcerr是分别对应cincoutcerr的宽字符版对象。
  • 宽字符版本的类型和对象与其对应的普通char版本的类型定义在同一个头文件中。

C++标准库--IO库(Primer C++ 第五版 · 阅读笔记)_第1张图片

类型ifstreamistringstream都继承自istream。因此,我们可以像使用istream对象一样来使用ifstreamistringstream对象。
也就是说,我们是如何使用cin 的,就可以同样地使用这些类型的对象。例如,可以对一个 ifstreamistringstream对象调用getline ,也可以使用>>从一个 ifstreamistringstream对象中读取数据。

  1. 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:不能烤贝流对象
  1. 条件状态

C++标准库--IO库(Primer C++ 第五版 · 阅读笔记)_第2张图片
C++标准库--IO库(Primer C++ 第五版 · 阅读笔记)_第3张图片
我们可以这样使用这些成员:

//记住cin的当前状态
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

//复位failbit和badbit,保持其他标志位不变
cin.clear(cin.rdstate() & ~cin.failbit & ~cin.badbit);
  1. 管理输出缓冲

导致缓冲刷新(即,数据真正写到输出设备或文件)的原因有很多:

  • 程序正常结束,作为main函数的return操作的一部分,缓冲刷新被执行。
  • 缓冲区满时,需要刷新缓冲,而后新的数据才能继续写入缓冲区。
  • 我们可以使用操纵符如 endl来显式刷新缓冲区。
  • 在每个输出操作之后,我们可以用操纵符unitbuf设置流的内部状态,来清空缓冲区。默认情况下,对cerr是设置unitbuf的,因此写到cerr的内容都是立即刷新的。
  • 一个输出流可能被关联到另一个流。在这种情况下,当读写被关联的流时,关联到的流的缓冲区会被刷新。例如,默认情况下,cincerr都关联到cout。因此,读cin或写cerr都会导致cout的缓冲区被刷新。

刷新输出缓冲区

除了 endl,它完成换行并刷新缓冲区的工作。IO库中还有两个类似的操纵符: flushendsflush 刷新缓冲区,但不输出任何额外的字符; ends向缓冲区插入一个空字符,然后刷新缓冲区:

cout << "hi! " << endl;			//输出hi和一个换行,然后刷新缓冲区
cout << "hi! " << flush;		// 输出hi,然后刷新缓冲区,不附加任何额外字符
cout << "hi! " << ends;			//输出hi和一个空字符,然后刷新缓冲区

unitbuf操纵符

如果想在每次输出操作后都刷新缓冲区,我们可以使用 unitbuf 操纵符。

  • 它告诉流在接下来的每次写操作之后都进行一次flush 操作。
  • nounitbuf操纵符则重置流,使其恢复使用正常的系统管理的缓冲区刷新机制:
cout << unitbuf;              //所有输出操作后都会立即刷新缓冲区
//任何输出都立即刷新,无缓冲
cout << nounitbuf;            //回到正常的缓冲方式

警告:如果程序崩溃,输出缓冲区不会被刷新
如果程序异常终止,输出缓冲区是不会被刷新的。当一个程序崩溃后,它所输出的数据很可能停留在输出缓冲区中等待打印。
当调试一个已经崩溃的程序时,需要确认那些你认为已经输出的数据确实已经刷新了。否则,可能将大量时间浪费在追踪代码为什么没有执行上,而实际上代码已经执行了,只是程序崩溃后缓冲区没有被刷新,输出数据被挂起没有打印而已。

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coutcin关联在一起,因此下面语句

cin >> ival;

导致cout的缓冲区被刷新。

交互式系统通常应该关联输入流和输出流。这意味着所有输出,包括用户提示信息,都会在读操作之前被打印出来。

tie有两个重载的版本:

  • 一个版本不带参数,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的第二个版本接受一个指向ostream 的指针,将自己关联到此ostream。即,x.tie( &o) 将流 x 关联到输出流o

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);       //仅仅是用来展示:标准库将cin和cout关联在一起

// old_tie指向当前关联到cin的流(如果有的话)
ostream* old_tie = cin.tie (nullptr); // cin不再与其他流关联
//将cin与 cerr关联;这不是一个好主意,因为cin应该关联到cout
cin.tie(&cerr);     //读取cin会刷新cerr而不是cout
cin.tie(old_tie);   //重建cin和cout间的正常关联

8.2、文件输入输出

头文件 fstream 定义了三个类型来支持文件 IO:ifstream从一个给定文件读取数据,ofstream向一个给定文件写入数据,以及fstream可以读写给定文件。

  • 我们可以用IO运算符(<<和>>)来读写文件,可以用 getline从一个ifstream 读取数据

C++标准库--IO库(Primer C++ 第五版 · 阅读笔记)_第4张图片
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。

  • 每个文件流类都定义了一个名为open的成员函数,它完成一些系统相关的操作,来定位给定的文件,并视情况打开为读或写模式。
  • 创建文件流对象时,我们可以提供文件名(可选的)。如果提供了一个文件名,则open会自动被调用:
  • 文件名既可以是库类型string对象,也可以是C风格字符数组
ifstream in(ifile);       //构造一个ifstream并打开给定文件
ofstream out;             //输出文件流未关联到任何文件

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替代。这意味着,接受一个 iostream类型引用(或指针)参数的函数,可以用一个对应的fstream(或sstream)类型来调用。

  • 虽然readprint 的调用,定义时指定的形参分别是 istream&ostream&,但我们可以向它们传递fstream对象。
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) << endl;				//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									//文件中无输入数据
	cerr << "No data? !" << endl;

成员函数open和close

如果我们定义了一个空文件流对象,可以随后调用open来将它与文件关联起来:

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相关联
out.open(ifile + ".copy");			//打开指定文件

if (out)		//检查open是否成功
				//open成功,我们可以使用文件了

//为了将文件流关联到另外一个文件,必须首先关闭已经关联的文件。
in.close();						//关闭文件
in.open(ifile + "2");			//打开另一个文件

如果open成功,则open会设置流的状态,使得good()true,如果调用open失败,failbit会被置位。

自动构造和析构

考虑这样一个程序,它的main函数接受一个要处理的文件列表。这种程序可能会有如下的循环:

//对每个传递给程序的文件执行循环操作
for (auto p = argv + l; p != argv + argc; ++p){
	ifstream input(*p);			//创建输出流并打开文件
	if (input) {				//如果文件打开成功,“处理”此文件
		process (input);
	}else
		cerr << "couldn't open : " + string(*p);
}//每个循环步input都会离开作用域,因此会被销毁

当一个fstream对象离开其作用域时,与之关联的文件会自动关闭。在下一步循环中,input会再次被创建。

当一个fstream对象被销毁时,close会自动被调用。

文件模式

每个流都有一个关联的文件模式(file mode),用来指出如何使用文件。

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。
ifstream关联的文件默认以in模式打开;
ofstream关联的文件默认以out模式打开;
fstream 关联的文件默认以inout模式打开。

C++标准库--IO库(Primer C++ 第五版 · 阅读笔记)_第5张图片

  • 只可以对ofstreamfstream对象设定out模式。
  • 只可以对ifstreamfstream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。
  • atebinary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。

以out模式打开文件会丢弃已有数据

  • 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 ("filel", ofstream::out);// 隐含地截断文件
ofstream out3("file1", ofstream::out | ofstream::trunc);

//为了保留文件内容,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);

保留被ofstream打开的文件中已有数据的唯一方法是显式指定 appin模式。

每次调用open时都会确定文件模式

  • 对于一个给定流,每当打开文件时,都可以改变其文件模式。
ofstream out; //未指定文件打开模式
out.open("scratchpad");//模式隐含设置为输出和截断
out.close (); //关闭 out,以便我们将其用于其他文件
out.open("precious", ofstream::app);//模式为输出和追加
out.close();

在每次打开文件时,都要设置文件模式,可能是显式地设置,也可能是隐式地设置。当程序未指定模式时,就使用默认值。

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,从string读取数据,就像string是一个IO流一样。

  • istringstreamstring读取数据,ostringstreamstring 写入数据,而头文件 stringstream既可从string 读数据也可向string写数据。
  • fstream类型类似,头文件sstream中定义的类型都继承自我们已经使用过的iostream头文件中定义的类型。
  • 除了继承得来的操作,sstream 中定义的类型还增加了一些成员来管理与流相关联的 string。下表列出了这些操作,可以对·stringstream·对象调用这些操作,但不能对其他IO类型调用这些操作。

C++标准库--IO库(Primer C++ 第五版 · 阅读笔记)_第6张图片

使用istringstream

  • 当我们的某些工作是对整行文本进行处理,而其他一些工作是处理行内的单个单词时,通常可以使用istringstream

考虑这样一个例子,假定有一个文件,列出了一些人和他们的电话号码。某些人只有一个号码,而另一些人则有多个——家庭电话、工作电话、移动电话等。我们的输入文件看起来可能是这样的:
在这里插入图片描述

//成员默认为公有
struct PersonInfo {
	string name ;
	vector<string> phones;
};

string line, word;					//分别保存来自输入的一行和单词
vector<PersonInfo>people;			//保存来自输入的所有记录

//逐行从输入读取数据,直至cin遇到文件尾(或其他错误)
while (getline(cin, line)) {
	PersonInfo info;				//创建一个保存此记录数据的对象
	istringstream record(line);		//将记录绑定到刚读入的行
	record >> info.name;			//读取名字
	while(record >> word)			//读取电话号码
		info.phones.push_back(word); //保持它们
	people.push_back(info);		//将此记录追加到people末尾
}

使用ostringstream

  • 当我们逐步构造输出,希望最后一起打印时,ostringstream是很有用的。

例如,对上一节的例子,我们可能想逐个验证电话号码并改变其格式。如果所有号码都是有效的,我们希望输出一个新的文件,包含改变格式后的号码。对于那些无效的号码,我们不会将它们输出到新文件中,而是打印一条包含人名和无效号码的错误信息。

由于我们不希望输出有无效电话号码的人,因此对每个人,直到验证完所有电话号码后才可以进行输出操作。但是,我们可以先将输出内容“写入”到一个内存ostringstream 中:

for (const auto &entry : people){			//对people中每一项
	ostringstream formatted, badNums; 		//每个循环步创建的对象
	for(const auto &nums : entry.phones){	//对每个数
		if(!valid(nums)){
			badNums << " " << nums;//将数的字符串形式存入badNums
		} else
			//将格式化的字符串“写入”formatted
			formatted << " " << format(nums);
	}
	if (badNums.str().empty())				//没有错误的数
		os << entry.name <<	" "				//打印名字
			<< formatted.str() << endl;		//和格式化的数
	else //否则,打印名字和错误的数
		cerr << "input error: " << entry.name
			<< " invalid number(s) " << badNums.str() << endl;
}

在此程序中,我们假定已有两个函数,validformat,分别完成电话号码验证和改变格式的功能。

程序最有趣的部分是对字符串流formattedbadNums 的使用。

我们使用标准的输出运算符(<<)向这些对象写入数据,但这些“写入”操作实际上转换为string操作,分别向formattedbadNums 中的string对象添加字符。

总结:

C++使用标准库类来处理面向流的输入和输出:

  • iostream处理 控制台 IO
  • fstream处理 命名文件 IO
  • stringstream完成 内存 string 的 IO

fstreamstringstream都是继承自类 iostream的。输入类都继承自istream,输出类都继承自 ostream
因此,可以在istream对象上执行的操作,也可在ifstreamistringstream对象上执行。继承自ostream 的输出类也有类似情况。

1、每个IO对象都维护一组条件状态,用来指出此对象上是否可以进行IO操作。
2、如果遇到了错误——例如在输入流上遇到了文件末尾,则对象的状态变为失效,所有后续输入操作都不能执行,直至错误被纠正。
3、标准库提供了一组函数,用来设置和检测这些状态。

注:如有不足,欢迎指正!

你可能感兴趣的:(C++,c++,开发语言)