C++—输入输出流和文件操作

提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

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前言

提示：这里可以添加本文要记录的大概内容：

1. 我的电脑为什么从 C 盘开始：A、B 盘为默认的磁盘驱动器，硬盘从 C 盘开始，但是目前丢弃了磁盘，不再使用；
2. 关闭文件指针的作用：打开一个文件，文件指针指向一个文件结构，其还没有初始化，当对文件进行写入数据的时候，就需要对文件结构初始化，而其中存在一块区域和文件驱动挂接，由驱动具体的和磁盘文件产生关联；文件结构在构建的时候，还会存在一个缓冲区，实际上给文件写入数据，先是写入到缓冲区中，当退出的时候，不关闭文件指针，则直接将文件结构销毁掉，但是并不将缓冲区的数据通过驱动写入到磁盘中，如果当退出文件，正确关闭文件指针时，就会将缓冲区的数据通过驱动写入到磁盘中；

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

1. 输入输出流

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；

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；而 ostream 类提供完成插入（输出）操作的成员函数，iostream 类是前两者的结合；

streambuf 是一个独立类，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：标准输入 / 输出（standard input / output）和文件处理；在 C++ 的流类库中定义了四个全局流对象：cin、cout、cerr、clog；可以完成人机交互的功能；

• cin 标准输入流对象，键盘为其对应的标准设备；
• cout 标准输出流对象，显示器为标准设备；
• cerr 和 clog 标准错误输出流，输出设备是显示器；
• 其中，cin、cout 和 clog 是带缓冲区的，缓冲区由 streambuf 类对象来管理，而 cerr 为非缓冲区流，一旦发生错误立即显示；
• 要使用这四个函数，必须包含头文件： 文件

【举例1】

// 字符串
int main()
{
	char str[256];
	int x;
	cout << "input int value: " << endl;
	cin >> x;
	while (cin.fail()) {   // 是否失败
		cout << cin.rdstate() << endl;   // 读取失败状态
		cin.clear(0);   // 状态清零
		cin.getline(str, 256);   // 将缓冲区清空
		cout << "input int value: " << endl;
		cin >> x;
	}
	cout << "x = " << x << endl;
	return 0;
}

【举例2】

int main()
{
	const int len = 256;
	char str[len];
	cin >> str;   // yhping hello newdata print
	cout << str << endl;
	return 0;
}

【注】使用 cin：在连续输入字符串的时候，会以空格作为分隔符，最终打印第一个空格之前的字符；

【分析】使用 getline：默认以 ‘\n’ 分割字符串；getline 也可以指定以什么字符结束输入：

getline(str, len, ‘#’); // 以 # 号结束输入

2. 文件的输入输出

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，也成为 ASCII 码文件，在文本文件中存取的最小信息单位为字符（character）；
• 二进制文件：存取的最小信息单位为字节（Byte）；

【举例 1】

int main()
{
	char str[256];
	FILE* fp = nullptr;
	errno_t tag = fopen_s(&fp, "F:/a.txt", "w");
	if (tag) {
		cout << "tag = " << tag << endl;
		cout << strerror_s(str, 256, tag) << endl;
		cout << "str = " << str << endl;
		return 0;
	}
	return 0;
}

【举例 2】

int main()
{
	char str[10]; 
	int ar[10] = { 12, 23, 34, 45, 56, 67, 78, 89, 90, 100 };
	FILE* fp = nullptr;
	errno_t tag = fopen_s(&fp, "b.txt", "w");
	if (tag) {
		strerror_s(str, tag);
		cout << "str = " << str << endl;
		exit(1);
	}
	for (int i = 0; i < 10; ++i) {
		//printf("%d ", ar[i]);   // stdout 标准输出设备
		fprintf(fp, "%d ", ar[i]);   // 指定的文件中输出数据
		//sprintf(str, "%d ", ar[i]);   // 将数据格式化为字符串放到 str 中
	}
	fclose(fp);   // 关闭文件，防止文件指针
	fp = nullptr;
	return 0;
}

【注】写操作 ”w“：如果当前文件不存在，则创建文件，并写入数据；如果当前文件存在，则清空文件，重新写入数据；

2.1 写文件

【举例 1】

// 写入文件
#include 
int main()
{
	const int len = 10;
	int ar[10] = { 12, 23, 34, 45, 56, 67, 78 ,89, 90, 100 };
	ofstream ofile("a.txt");   // 输出
	if (!ofile) {
		cout << "file open error" << endl;
		exit(1);
	}
	for (int i = 0; i < len; ++i) {
		ofile << ar[i] << " ";   // 必须给出空格
	}
	ofile.close();
	return 0;
}

2.2 读文件

1. 文本文件

【举例】

// 读文件
#include 
int main()
{
	int val;
	ifstream ifile("a.txt");
	if (!ifile) {
		exit(1);
	}
	while (!ifile.eof()) {   // 读取文件 读到文件末尾结束，以空格作为分隔符
		ifile >> val;   // 从文件读取
		cout << "val = " << val << endl;
		//cin >> val;   // 从键盘读取
	}
	return 0;
}

【注】此种读取方式存在 BUG：当文件末尾有多个空格的时候，需要将空格全部读取完成，

2. 二进制文件

#include 
int main()
{
	const int len = 10;
	int ar[len] = { 12, 23, 34, 45, 56, 67, 78, 89, 90, 100 };
	//   二进制：   0C  17                               64
	ofstream ofile("a.txt", ios::binary);   // 以二进制输出文件
	if (!ofile.is_open()) {
		cout << "file open err " << endl;
		exit(1);
	}
	ofile.write((char*)ar, sizeof(ar));
	ofile.close();

	return 0;
}

【分析】我们可以看到，向 txt 文件中写入二进制数据之后，再将其打开，看到一堆乱码，是因为：每一个整型数值占 4 字节，二进制存储形式是指：由于数据在内存中是按照二进制的形式存储，先将内存中的数据写入到文件流对象中（按照内存中的存储方式写入），将其存放在输出文件 ofile 的缓冲区，当执行 write 操作时，将数组的内容写入到文件流的缓冲区，最后关闭文件流，关闭的本质是：将写入文件流缓冲区的数据写入到磁盘中，在内存中如何存储，那么写入到磁盘就是按照内存中的存储方式进行写入；此时我们按照文本的形式打开此文件，那么文本文件会将二进制转换为 ASCII 码值来显示，其中 d 是 64 对应的 ASCII 码值；

3. 二进制的读取

int main()
{
	int ar[10];
	ifstream ifile("a.txt", ios::binary);
	if (!ifile.is_open()) {
		cout << "file open err " << endl;
		exit(1);
	}
	ifile.read((char*)ar, sizeof(int) * 10);
	ifile.close();
	return 0;
}

【分析】当读取二进制文件时，事先并不知道其中存放多少数据，所以 * 10 是存在 BUG 的，所以文件应该包含头部信息，获取头部信息可以知道其中存放多少什么类型的数据，方便用户读取和操作；

4. sprintf 可视化函数 （格式化字符串）

// sprintf 可视化函数  格式化字符串
int main()
{
	char str[20];
	int a = 100, b = 20;
	// str 中存放如下字符："a = 10 b = 20"
	// 若采用如下策略进行存储：
	// str[0] = 'a';
	// str[1] = ' ';
	// str[2] = '=';
	// ... 
	sprintf_s(str, 20, "a = %d b = %d", a, b);
	return 0;
}

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