1. IO 类

为了支持不同种类的IO处理操作，在 istream 和 ostream 之外，标准库还定义了其他一些IO类型，我们之前都已经使用过了。下表列出了这些类型，分别定义在三个独立的头文件中： iostream 定义了用于读写流的基本类型，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。

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1.1 IO 对象无拷贝或赋值

我们不能拷贝或对IO对象赋值：

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：不能拷贝流对象

由于不能拷贝IO对象，因此我们也不能将形参或返回类型设置为流类型，进行IO操作的函数通常以引用方式 传递和返回流。读写一个IO对象会改变其状态，因此传递和返回的引用不能是 const 的。

1.2 条件状态

IO操作一个与生俱来的问题是可能发生错误。下表列出了IO类定义的一些函数和标志，可以帮助我们访问和操纵流的条件状态

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一个IO错误的例子：

int ival;
cin >> ival;

如果我们在标准输出键入 Boo，读操作就会失败。代码中的输入运算符期待读取一个 int，但却得到一个字符 B。这样，cin 会进入错误状态。一个流一旦发生错误，其后续的IO操作都会失败。

查询流的状态

将流作为条件使用，只能告诉我们流是否有效，而无法告诉我们具体发生了什么。IO库定义了一个机器无关的iostate 类型，它提供了表达流状态的完整功能。具体可参考表8.2

1.3 管理输出缓冲

每个输出流都管理一个缓冲区，用来保存程序读写的数据，例如：

os << "please enter a value: ";

文本串可能立即打印出来，但也可能被操作系统保存在缓冲区中，随后再打印。缓冲机制可以不用频繁的写设备，使性能有很大的提升。

下面是导致缓冲刷新的原因：

  • 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 的内部都是立即刷新的。
  • 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，cin 和 cerr 被关联到 cout 。因此读 cin 或写 cerr 都会导致 cout 的缓冲区刷新。

刷新输出缓冲区

除了 endl ，IO库中还有两个类似的操纵符用来刷新缓冲区：flush 和 ends

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，不附加额外字符
cout << "hi!" << ends;		// 输出hi和一个空字符，然后刷新缓冲区

ubitbuf 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操作每次写操作都进行一次 flush 操作。而 nounitbuf 操纵符则重置流，使其恢复以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

如果程序崩溃，输出缓冲区不会被刷新

关联输入和输出流

标准库将 cout 和 cin 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，都会在读操作之前打印出来。

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
  • fstream 可以读写给定文件

这些类型提供的操作与 cin 和 cout 的一样，用IO运算符 （<< 和 >>） 来读写文件。除了继承自iostream 类型的行为之外，fstream 中定义的类型还增加了一些新的成员来管理与流关联的文件。

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2.1 使用文件流对象

创建文件流对象时，我们可以提供文件名（可选的）。如果提供一个文件名，则 open 会自动被调用：

ifstream in(ifile);			// 创建一个 ifstream 流对象 in,并打开给定文件
ofstream out;				// 输出文件流对象out,未关联到任何文件

文件名ifile 是一个 string 类型的字符串，在新标准中也可以是 C 风格的字符数组。

用 fstream 代替 iostream&

7.1.3 节中 read 和 print 的函数原型

istream &read(istream &is, Sales_data &item);
ostream &print(ostream &os, const Sales_data &item);

在这两个函数中，形参是 iostream 类型的引用，我们可以传入其继承类 fstream （或 sstream) 类型来调用。如果一个函数接受一个 ostream& 参数，可以传递给它一个 ofstream 对象，对 istream& 和 ifstream 也是类似的。

在下面的示例中，我们假定输入和输出文件的名字是通过传递给 main 函数的参数来指定的

ifstream input(argv(1));		// 打开销售记录文件
osftream 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)) {
    Sales_data trans;
    while(read(input, trans)) {
        if (total.isbn() == trans.isbn()) {
            total.combine(trans);
        } else {
            print(output, total) << endl;
            total  = trans;
        }
    }
    print(output, total) << endl;
} else {
    cerr << "No data?" << endl;
}

成员函数 open 和 close

定义一个空文件流对象，调用 open 将它与文件关联

ifstream in(ifile);			// 创建一个iftream 并打开给定文件
ofstream out;				// 输出文件流未与任何文件关联
out.open(ifile + ".copy");	// 打开指定文件
if (out)   // 检查 open 是否成功
    // 成功，科室使用文件

当一个 fstream 对像被创建时会自动调用 open ，被销毁时会自动调用 close

2.2 文件模式

每个流都有一个关联的文件模式，用来指出如何使用文件，如下表

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3. string 流

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