C++学习摘要之九：C++流和文件流

第九章C++流和文件流

在程序设计中，数据输入/输出（I/O）操作是必不可少的，C++语言的数据输入/输出操作是通过I/O流库来实现的。C++中把数据之间的传输操作称为流，流既可以表示数据从内存传送到某个载体或设备中，即输出流，也可以表示数据从某个载体或设备传送到内存缓冲区变量中，即输入流。在进行I/O操作时，首先是打开操作，使流和文件发生联系，建立联系后的文件才允许数据流入和流出，输入或输出结束后，使用关闭操作使文件与流断开联系。

标准输入输出流（cout、cin）在使用过程中，只要在程序的开头嵌入相应的头文件“iostream.h”即可。

文件的打开和关闭是通过使用fstream类的成员函数open和close来实现的，fstream类用来对文件流进行操作，fstream类的头文件是fstream.h。

1．数据的输出cout

cout是标准输出设备即显示器（默认设备）连接的预定义输出流。C++语言的插入运算符“<<”向输出流发送字符，cout是数据的目的地，插入运算符“<<”把数据传送到cout。

输出流对象cout输出数据的语句格式为：

cout<<数据1<<数据2<<……<<数据n；

其中，“<<”是输出操作符，用于向cout输出流中插入数据。

在cout中还可以使用流控制符控制数据的输出格式，但要注意使用这些流控制符时，要在程序的开始部分嵌入头文件“iomanip.h”。

常用的流控制符及其功能如下表所示：

表1 I/O流的常用控制符

控制符	功 能
Dec	十进制数输出
Hex	十六进制输出
Oct	八进制数输出
setfill©	在给定的输出域宽度内填充字符c
setprecison(n)	设显示小数精度为n位
setw(n)	设域宽为n个字符
setiosflags(ios::fixed)	固定的浮点显示
setiosflags(ios::scientific)	指数显示
setiosflags(ios::left)	左对齐
setiosflags(ios::right)	右对齐
setiosflags(ios::skipws)	忽略前导空白
setiosflags(ios::uppercase)	十六进制数大写输出
setiosflags(ios::lowercase)	十六进制数小写输出
setiosflags(ios::showbase)	当按十六进制输出数据时，前面显示前导符0x；当按八进制输出数据时，前面显示前导符0
Endl	输入一个换行符并刷新流

2．数据的输入cin

cin是与标准输入设备即键盘（默认设备）连接的预定义输入流。它从输入流中取出数据，数据从输入提起运算符“>>”处流进程序。

输入流对象cin输入数据的语句格式为：

cin>>变量名1>>变量名2>>……>>变量名n；

其中，“>>”是输入操作符，用于从cin输入流中取得数据，并将取得的数据传送给其后的变量，从而完成输入数据的功能。

注意：“>>”操作符后除了变量名外不得有其他数字、字符串，否则系统会报错。

3．文件流及其有关的类

文件是存储在磁盘、磁带等外部设备上的数据的集合，每一个文件都必须有一个唯一的文件名称。在使用文件前必须首先打开文件，使用完毕后必须关闭文件。对文件的操作是由文件流类完成的。文件流类在流与文件之间建立连接。下图是与文件操作相关的类及其继承关系。

ios

istream

ostream

ifstream

iostream

ofstream

fstream

ios

istream

ostream

ifstream

iostream

ofstream

fstream

图1 几个与文件处理相关的类及其继承关系结构图

下表是常用的I/O流类库的说明，以及在编程中需要包含到程序中的头文件。

表2 常用I/O流类库说明

类名	说明	编程中需要包含的头文件
ios	流基类，是抽象类	ostream.h
istream	通用输入流类和其它输入流类的基类	iostream.h
ifstream	输入文件流类	fstream.h
ostream	通用输出流类和其它输出流类的基类	iosream.h.
ofstream	输出文件流类	fstream.h
iostream	通用I/O流类和其它I/O流的基类	iostream.h
fstream	I/O文件流类	fstream.h

4．文件的打开与关闭

对文件的操作是由文件流类完成的。文件流类在流与文件间建立连接。由于文件流分为三种：文件输入流、文件输出流、文件输入/输出流，所以相应的必须将文件流说明为ifstream、ofstream和fstream类的对象，然后利用文件流的对象对文件进行操作。

对文件的操作过程可按照一下四步进行：即定义文件流类的对象、打开文件、堆文件进行读写操作、关闭文件，下面分别进行介绍。

（1）定义文件流对象

利用文件流类可以定义文件流类对象，方法是：

文件流类 对象名；

如：

ifstream ifile;//定义一个文件输入流对象

ofstream ofile; //定义一个文件输出流对象

fstream iofile;//定义一个文件输出/输入流对象

（2）打开文件

定义了文件流对象后，就可以利用其成员函数open（）打开需要操作的文件，该成员函数的函数原型为：

void open（const unsigned char *filename,int mode,int access=filebuf:openprot）；

其中：filename是一个字符型指针，指定了要打开的文件名；mode指定了文件的打开方式，其值如下表所示；access指定了文件的系统属性，其取值为：

0 一般文件

1 只读文件:

2 隐藏文件

3 系统文件

表3 在ios类中定义的文件打开方式

文件打开方式	含义
ios::in	以输入（读）方式打开文件
ios::out	以输出（写）方式打开文件
ios::app	打开一个文件使新的内容始终添加在文件的末尾
ios::ate	打开一个文件使新的内容添加在文件尾，但下次添加时，写在当前位置处
ios::trunc	若文件存在，则清除文件所有内容；若文件不存在，则创建新文件
ios::binary	以二进制方式打开文件，缺省时以文本方式打开文件
ios::nocreate	打开一个已有文件，若该文件不存在，则打开失败
ios::noreplace	若打开的文件已经存在，则打开失败

说明：

1）在实际使用过程中，可以根据需要将以上打开文件的方式用“|”组合起来。如：

ios::in|ios::out 表示以读/写方式打开文件

ios::in|ios:: binary 表示以二进制读方式打开文件

ios::out|ios:: binary 表示以二进制写方式打开文件

ios::in|ios::out|ios::binary 表示以二进制读/写方式打开文件

2）如果未指明以二进制方式打开文件，则默认是以文本方式打开文件。

3）对于ifstream流，mode参数的默认值为ios::in，对于ofstream流，mode的默认值为ios::out。

（3）文件的关闭

在文件操作结束（即读、写完毕）时应及时调用成员函数close（）来关闭文件。该函数比较简单，没有参数和返回值。

利用对象和相应的成员函数对文件进行读写操作，我们将单独介绍。

5．文件的读写操作

在打开文件后就可以对文件进行读写操作了。从一个文件中读出数据，可以使用文件流类的get、getline、read成员函数以及运算符“>>”；而向一个文件写入数据，可以使用其put、write函数以及插入符“<<”，如下表所示：

表4 文件流类的文件操作成员函数

函数原型	说明
get(char &ch)	从文件中读取一个字符
getline(char *pch,int count,char delim=’\n’)	从文件中读取多个字符，读取个数有参数count决定，参数delim 是读取字符是指定的结束符（默认为换行字符）
read(char *pch,int count)	从文件中读取多个字符，读取个数由参数counnt决定
put(char ch)	向文件写入一个字符
write(const char *pch,int count)	向文件写入多个字符，字符个数由count决定

顺序文件操作：这种操作方式只能从文件的开始处依次顺序读写文件内容，而不能任意读写文件内容。

从一个文件中读出数据，可以使用get、getline、read成员函数以及运算符“>>”；而向一个文件写入数据，可以使用put、write成员函数以及插入符“<<”。