C++_9——文件读写&输入输出流

  这一系列文章的目的是在学习了C++基础后，继续补充一些C++基础和进阶的知识点，包括C++11的相关内容。
以C++11标准为基础。

继承关系

parent	c1	c2	c3	c4
ios_base	ios	istream	iostream	fstream
				stringstream
			ifstream
			istringstream
		ostream	ofstream
			ostringstream
streambuf	filebuf
	stringbuf

C++文件读写

文件读写的类

Narrow characters (char)	Wide characters (wchar_t)
ifstream	wifstream	Input file stream class (class )
ofstream	wofstream	Output file stream (class )
fstream	wfstream	Input/output file stream class (class )
filebuf	wfilebuf	File stream buffer (class )

1. 类ofstream, ifstream 和fstream 是分别继承自ostream, istream 和iostream ，因而像打开文件的模式、读写数据的方式等，都可以使用父类的成员和成员函数。
2. 类ofstream, ifstream 和fstream 内部维护一个filebuf对象，作为内部流缓冲区，对关联文件执行输入输出操作。这也对应着ostream, istream 和iostream内部维护的streambuf对象。

开闭文件

类ofstream, ifstream 和fstream 基本一致，以ifstream为例

1. 关联与关闭文件

#include  

// 方法一：构造	
	ifstream();	
	explicit ifstream (const char* filename, ios_base::openmode mode = ios_base::in);
	explicit ifstream (const string& filename, ios_base::openmode mode = ios_base::in);

// e.g.
	std::ifstream ifs ("test.txt", std::ifstream::in);

// 方法二：成员函数 open
	void open (const   char* filename,  ios_base::openmode mode = ios_base::in);
	void open (const string& filename,  ios_base::openmode mode = ios_base::in);

// e.g.
	std::ifstream ifs;
	ifs.open ("test.txt", std::ifstream::in);

// 关闭文件
	void close();

2. 文件打开类型

// 注：根据继承关系，此成员变量都能用
	std::ifstream::in	
	std::ios_base::in

类型	说明
in	File open for reading，对于ifstream必有
out	File open for writing，内部的filebuf也可设置为输出模式
binary	以二进制方式打开
app	从文件尾开始写
ate	从文件尾开始读
trunc	如果文件已存在，则先删除文件，注意要与out一起用 std::ios_base::out

3. 检查打开情况

	bool is_open() const;

读写文件

1. 读写文件

// get()
	// single character
		int get();
		istream& get (char& c);
	// c-string
		istream& get (char* s, streamsize n);
		istream& get (char* s, streamsize n, char delim);
	// stream buffer
		istream& get (streambuf& sb);
		istream& get (streambuf& sb, char delim);

// getline()
	istream& getline (char* s, streamsize n );
	istream& getline (char* s, streamsize n, char delim );

// operator (>>) 不再赘述

// read & write
	// Extracts n characters from the stream and stores them in the array pointed to by s.
		istream& read (char* s, streamsize n);			
	// Inserts the first n characters of the array pointed by s into the stream.
		ostream& write (const char* s, streamsize n);	

2. 获取和设置流指针

// 获取当前流指针位置
	streampos tellg();	// 读操作时，流指针当前位置，返回值是一个整数
	streampos tellp();	// 写操作时，流指针当前位置
// 设置流指针位置
	istream& seekg (streampos pos);							// 给定从文件开始的绝对位置
	istream& seekg (streamoff off, ios_base::seekdir way);	// 给定从way开始偏移off的位置
	ostream& seekp (streampos pos);
	ostream& seekp (streamoff off, ios_base::seekdir way);

ios_base::seekdir取值	说明
ios_base::beg	beginning of the stream
ios_base::cur	current position in the stream
ios_base::end	end of the stream

3. 状态标志函数

// Check whether eofbit is set	
// 文件读到末尾时，eofbit会置位，对应返回true
	bool eof() const;	

// Check whether badbit is set	
// 如果在读写过程中出错，返回 true 。例如：当我们要对一个不是打开为写状态的文件进行写入时，或者我们要写入的设备没有剩余空间的时候。
	bool bad() const;	
	
// Check whether either failbit or badbit is set	
// 除了与bad() 同样的情况下会返回 true 以外，加上格式错误时也返回true ，例如当想要读入一个整数，而获得了一个字母的时候。
	bool fail() const;	
	
// Check whether state of stream is good
// 以上三个标志位（eofbit/badbit/failbit）任何一个为true，则goodbit置为0，对应返回false
	bool good() const;

读写状态标志位	意义	good()是否check	eof()是否check	fail()是否check	bad()是否check	rdstate()是否check
goodbit	No errors (zero value iostate)	true	false	false	false	goodbit
eofbit	End-of-File reached on input operation	false	true	false	false	eofbit
failbit	Logical error on i/o operation	false	false	true	false	failbit
badbit	Read/writing error on i/o operation	false	false	true	true	badbit

读写缓冲与同步

（下次一定… 实际上ifsream和ofstream都会维护一个filebuf对象，其一些成员函数内部都是执行的filebuf的成员函数）

下面是一段摘抄：

当我们对文件流进行操作的时候，它们与一个streambuf 类型的缓存(buffer)联系在一起。这个缓存（buffer）实际是一块内存空间，作为流(stream)和物理文件的媒介。例如，对于一个输出流， 每次成员函数put (写一个单个字符)被调用，这个字符不是直接被写入该输出流所对应的物理文件中的，而是首先被插入到该流的缓存（buffer）中。
当缓存被排放出来(flush)时，它里面的所有数据或者被写入物理媒质中（如果是一个输出流的话），或者简单的被抹掉(如果是一个输入流的话)。这个过程称为同步(synchronization)，它会在以下任一情况下发生：
当文件被关闭时: 在文件被关闭之前，所有还没有被完全写出或读取的缓存都将被同步。
当缓存buffer 满时:缓存Buffers 有一定的空间限制。当缓存满时，它会被自动同步。
控制符明确指明:当遇到流中某些特定的控制符时，同步会发生。这些控制符包括：flush 和endl。
明确调用函数sync(): 调用成员函数sync() (无参数)可以引发立即同步。这个函数返回一个int 值，等于-1 表示流没有联系的缓存或操作失败。
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C语言写入文件

#include “stdio.h"

int main()
{
    FILE *fp;
    fp=fopen("2.txt","w");		// 以写入的方式，新建或打开文件，并在文件末尾添加内容
    int n=1;
    fprintf(fp,"%d",n);
    fclose(fp);
    return 0;
}

备注

1. explicit：显式单参数构造函数（有默认参数的多参也可以），目的是防止隐式类型转换带来的风险（如出现问题不方便排查等），同时对于单参构造函数建议使用explicit关键字。
   参考1，参考2

参考

C++文件读写详解（ofstream,ifstream,fstream）