C++ 通過以下幾個(gè)類支持文件的輸入輸出：
- ofstream: 寫操作（輸出）的文件類 (由ostream引申而來)
- ifstream: 讀操作（輸入）的文件類(由istream引申而來)
- fstream: 可同時(shí)讀寫操作的文件類 (由iostream引申而來)
打開文件(Open a file)
對這些類的一個(gè)對象所做的第一個(gè)操作通常就是將它和一個(gè)真正的文件聯(lián)系起來，也就是說打開一個(gè)文件。被打開的文件在程序中由一個(gè)流對象
(stream object)來表示 (這些類的一個(gè)實(shí)例) ，而對這個(gè)流對象所做的任何輸入輸出操作實(shí)際就是對該文件所做的操作。
要通過一個(gè)流對象打開一個(gè)文件，我們使用它的成員函數(shù)open()：
void open (const char * filename, openmode
mode);這里filename 是一個(gè)字符串，代表要打開的文件名，mode 是以下標(biāo)志符的一個(gè)組合：
| ios::in |
為輸入(讀)而打開
文件 |
| ios::out |
為輸出(寫)而打開
文件 |
| ios::ate |
初始位置：文件尾 |
| ios::app |
所有輸出附加在文件
末尾 |
| ios::trunc |
如果文件已存在則先
刪除該文件 |
| ios::binary |
二進(jìn)制方式 |
這些標(biāo)識(shí)符可以被組合使用，中間以”或”操作符(|)間隔。例如，如果我們想要以二進(jìn)制方式打開文件”example.bin”
來寫入一些數(shù)據(jù)，我們可以通過以下方式調(diào)用成員函數(shù)open（）來實(shí)現(xiàn)：
ofstream file;
file.open
("example.bin", ios::out | ios::app | ios::binary); ofstream,
ifstream 和 fstream所有這些類的成員函數(shù)open 都包含了一個(gè)默認(rèn)打開文件的方式，這三個(gè)類的默認(rèn)方式各不相同：
| 類 |
參數(shù)的默認(rèn)方式 |
| ofstream |
ios::out |
ios::trunc |
| ifstream |
ios::in |
| fstream |
ios::in |
ios::out |
只有當(dāng)函數(shù)被調(diào)用時(shí)沒有聲明方式參數(shù)的情況下，默認(rèn)值才會(huì)被采用。如果函數(shù)被調(diào)用時(shí)聲明了任何參數(shù)，默認(rèn)值將被完全改寫，而不會(huì)與調(diào)用參數(shù)組合。
由于對類ofstream, ifstream 和 fstream
的對象所進(jìn)行的第一個(gè)操作通常都是打開文件，這些類都有一個(gè)構(gòu)造函數(shù)可以直接調(diào)用open
函數(shù)，并擁有同樣的參數(shù)。這樣，我們就可以通過以下方式進(jìn)行與上面同樣的定義對象和打開文件的操作：
ofstream file ("example.bin", ios::out |
ios::app | ios::binary);兩種打開文件的方式都是正確的。
你可以通過調(diào)用成員函數(shù)is_open()來檢查一個(gè)文件是否已經(jīng)被順利的打開了：
bool is_open();它返回一個(gè)布爾(bool)
值，為真（true）代表文件已經(jīng)被順利打開，假( false )則相反。
關(guān)閉文件(Closing a file)
當(dāng)文件讀寫操作完成之后，我們必須將文件關(guān)閉以使文件重新變?yōu)榭稍L問的。關(guān)閉文件需要調(diào)用成員函數(shù)close()，它負(fù)責(zé)將緩存中的數(shù)據(jù)排放出來并
關(guān)閉文件。它的格式很簡單：
void close ();這個(gè)函數(shù)一旦被調(diào)用，原先的流
對象(stream object)就可以被用來打開其它的文件了，這個(gè)文件也就可以重新被其它的進(jìn)程(process)所有訪問了。
為防止流對象被銷毀時(shí)還聯(lián)系著打開的文件，析構(gòu)函數(shù)(destructor)將會(huì)自動(dòng)調(diào)用關(guān)閉函數(shù)close。
文本文件(Text mode files)
類ofstream, ifstream 和fstream 是分別從ostream, istream 和iostream
中引申而來的。這就是為什么 fstream 的對象可以使用其父類的成員來訪問數(shù)據(jù)。
一般來說，我們將使用這些類與同控制臺(tái)(console)交互同樣的成員函數(shù)(cin 和
cout)來進(jìn)行輸入輸出。如下面的例題所示，我們使用重載的插入操作符<<：
// writing on a text file
#include
<fiostream.h>int main () {
ofstream examplefile
(”example.txt”);
if (examplefile.is_open()) {
examplefile <<
“This is a line.\n”;
examplefile << “This is another line.\n”;
examplefile.close();
}
return
0;
} |
file example.txt
This is a line.
This is
another line. |
從文件中讀入數(shù)據(jù)也可以用與 cin的使用同樣的方法：
// reading a text file
#include
<iostream.h>
#include <fstream.h>
#include
<stdlib.h>int main () {
char buffer[256];
ifstream
examplefile (”example.txt”);
if (! examplefile.is_open())
{ cout
<< “Error opening file”; exit (1); }
while (! examplefile.eof()
) {
examplefile.getline (buffer,100);
cout << buffer
<< endl;
}
return 0;
} |
This is a
line.
This is another line. |
上面的例子讀入一個(gè)文本文件的內(nèi)容，然后將它打印到屏幕上。注意我們使用了一個(gè)新的成員函數(shù)叫做eof ，它是ifstream 從類 ios
中繼承過來的，當(dāng)?shù)竭_(dá)文件末尾時(shí)返回true 。
狀態(tài)標(biāo)志符的驗(yàn)證(Verification of state flags)
除了eof()以外，還有一些驗(yàn)證流的狀態(tài)的成員函數(shù)（所有都返回bool型返回值）：
- bad() 如果在讀寫過程中出錯(cuò)，返回 true
。例如：當(dāng)我們要對一個(gè)不是打開為寫狀態(tài)的文件進(jìn)行寫入時(shí)，或者我們要寫入的設(shè)備沒有剩余空間的時(shí)候。
- fail() 除了與bad() 同樣的情況下會(huì)返回 true
以外，加上格式錯(cuò)誤時(shí)也返回true ，例如當(dāng)想要讀入一個(gè)整數(shù)，而獲得了一個(gè)字母的時(shí)候。
- eof() 如果讀文件到達(dá)文件末尾，返回true。
- good() 這是最通用的：如果調(diào)用以上任何一個(gè)函數(shù)返回true 的話，此函數(shù)返回
false 。
要想重置以上成員函數(shù)所檢查的狀態(tài)標(biāo)志，你可以使用成員函數(shù)clear()，沒有參數(shù)。
獲得和設(shè)置流指針(get and put stream pointers)
所有輸入/輸出流對象(i/o streams objects)都有至少一個(gè)流指針：
- ifstream， 類似istream, 有一個(gè)被稱為get pointer的指針，指向下一個(gè)將被讀取的元素。
- ofstream, 類似 ostream, 有一個(gè)指針 put pointer ，指向?qū)懭胂乱粋€(gè)元素的位置。
- fstream, 類似 iostream, 同時(shí)繼承了get 和 put
我們可以通過使用以下成員函數(shù)來讀出或配置這些指向流中讀寫位置的流指針：
- tellg() 和 tellp() 這兩個(gè)成員函數(shù)不用傳入?yún)?shù)，返回pos_type
類型的值(根據(jù)ANSI-C++ 標(biāo)準(zhǔn)) ，就是一個(gè)整數(shù)，代表當(dāng)前get 流指針的位置 (用tellg) 或 put
流指針的位置(用tellp).
- seekg() 和seekp() 這對函數(shù)分別用來改變流指針get
和put的位置。兩個(gè)函數(shù)都被重載為兩種不同的原型：
seekg ( pos_type position );
seekp ( pos_type
position );
使用這個(gè)原型，流指針被改變?yōu)橹赶驈奈募_始計(jì)算的一個(gè)絕對位置。要求傳入的參數(shù)類型與函數(shù) tellg 和tellp
的返回值類型相同。
seekg ( off_type offset, seekdir direction );
seekp
( off_type offset, seekdir direction );
使用這個(gè)原型可以指定由參數(shù)direction決定的一個(gè)具體的指針開始計(jì)算的一個(gè)位移(offset)。它可以是：
| ios::beg |
從流開始位
置計(jì)算的位移 |
| ios::cur |
從流指針當(dāng)
前位置開始計(jì)算的位移 |
| ios::end |
從流末尾處
開始計(jì)算的位移 |
流 指針 get 和 put 的值對文本文件(text file)和二進(jìn)制文件(binary
file)的計(jì)算方法都是不同的，因?yàn)槲谋灸Ｊ降奈募心承┨厥庾址赡鼙恍薷摹Ｓ捎谶@個(gè)原因，建議對以文本文件模式打開的文件總是使用seekg 和
seekp的第一種原型，而且不要對tellg 或 tellp
的返回值進(jìn)行修改。對二進(jìn)制文件，你可以任意使用這些函數(shù)，應(yīng)該不會(huì)有任何意外的行為產(chǎn)生。
以下例子使用這些函數(shù)來獲得一個(gè)二進(jìn)制文件的大?。?/p>
// obtaining file size
#include
<iostream.h>
#include <fstream.h>const char * filename =
“example.txt”;int
main () {
long l,m;
ifstream file (filename,
ios::in|ios::binary);
l = file.tellg();
file.seekg (0, ios::end);
m
= file.tellg();
file.close();
cout << “size of ” <<
filename;
cout << ” is ” << (m-l) << ” bytes.\n”;
return
0;
} |
size of
example.txt
is 40 bytes. |
二進(jìn)制文件(Binary files)
在二進(jìn)制文件中，使用<<
和>>，以及函數(shù)（如getline）來操作符輸入和輸出數(shù)據(jù)，沒有什么實(shí)際意義，雖然它們是符合語法的。
文 件流包括兩個(gè)為順序讀寫數(shù)據(jù)特殊設(shè)計(jì)的成員函數(shù)：write 和 read。第一個(gè)函數(shù) (write) 是ostream
的一個(gè)成員函數(shù)，都是被ofstream所繼承。而read 是istream 的一個(gè)成員函數(shù)，被ifstream 所繼承。類 fstream
的對象同時(shí)擁有這兩個(gè)函數(shù)。它們的原型是：
write ( char * buffer, streamsize size );
read (
char * buffer, streamsize size );
這里 buffer 是一塊內(nèi)存的地址，用來存儲(chǔ)或讀出數(shù)據(jù)。參數(shù)size 是一個(gè)整數(shù)值，表示要從緩存（buffer）中讀出或?qū)懭氲淖址麛?shù)。
// reading binary file
#include <iostream>
#include <fstream.h>const char * filename =
“example.txt”;int
main () {
char * buffer;
long size;
ifstream file (filename,
ios::in|ios::binary|ios::ate);
size = file.tellg();
file.seekg (0,
ios::beg);
buffer = new char [size];
file.read (buffer, size);
file.close();cout << “the complete file
is in a buffer”;delete[] buffer;
return 0;
} |
The
complete file
is in a buffer |
緩存和同步(Buffers and Synchronization)
當(dāng) 我們對文件流進(jìn)行操作的時(shí)候，它們與一個(gè)streambuf
類型的緩存(buffer)聯(lián)系在一起。這個(gè)緩存（buffer）實(shí)際是一塊內(nèi)存空間，作為流(stream)和物理文件的媒介。例如，對于一個(gè)輸出流，
每次成員函數(shù)put
(寫一個(gè)單個(gè)字符)被調(diào)用，這個(gè)字符不是直接被寫入該輸出流所對應(yīng)的物理文件中的，而是首先被插入到該流的緩存（buffer）中。
當(dāng)緩存被排放出來(flush)時(shí)，它里面的所有數(shù)據(jù)或者被寫入物理媒質(zhì)中（如果是一個(gè)輸出流的話），或者簡單的被抹掉(如果是一個(gè)輸入流的話)。
這個(gè)過程稱為同步(synchronization)，它會(huì)在以下任一情況下發(fā)生：
- 當(dāng)文件被關(guān)閉時(shí): 在文件被關(guān)閉之前，所有還沒有被完全寫出或讀取的緩存都將被同步。
- 當(dāng)緩存buffer 滿時(shí): 緩存Buffers
有一定的空間限制。當(dāng)緩存滿時(shí)，它會(huì)被自動(dòng)同步。
- 控制符明確指明: 當(dāng)遇到流中某些特定的控制符時(shí)，同步會(huì)發(fā)生。這些控制符包括：flush
和endl。
- 明確調(diào)用函數(shù)sync(): 調(diào)用成員函數(shù)sync()
(無參數(shù))可以引發(fā)立即同步。這個(gè)函數(shù)返回一個(gè)int 值，等于-1 表示流沒有聯(lián)系的緩存或操作失敗。