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C++教程之文件的输入输出 (Input/Output with files)
文件的输入输出 (Input/Output with files)
C++ 通过以下几个类支持文件的输入输出:- ofstream: 写操作(输出)的文件类 (由ostream引申而来)
- ifstream: 读操作(输入)的文件类(由istream引申而来)
- fstream: 可同时读写操作的文件类 (由iostream引申而来)
打开文件(Open a file)
对这些类的一个对象所做的第一个操作通常就是将它和一个真正的文件联系起来,也就是说打开一个文件。被打开的文件在程序中由一个流对象(stream object)来表示 (这些类的一个实例) ,而对这个流对象所做的任何输入输出操作实际就是对该文件所做的操作。要通过一个流对象打开一个文件,我们使用它的成员函数open():
void open (const char * filename, openmode mode);
这里filename 是一个字符串,代表要打开的文件名,mode 是以下标志符的一个组合:
ios::in | 为输入(读)而打开文件 |
ios::out | 为输出(写)而打开文件 |
ios::ate | 初始位置:文件尾 |
ios::app | 所有输出附加在文件末尾 |
ios::trunc | 如果文件已存在则先删除该文件 |
ios::binary | 二进制方式 |
ofstream file;
file.open ("example.bin", ios::out | ios::app | ios::binary);
ofstream, ifstream 和 fstream所有这些类的成员函数open 都包含了一个默认打开文件的方式,这三个类的默认方式各不相同:
类 | 参数的默认方式 |
ofstream | ios::out | ios::trunc |
ifstream | ios::in |
fstream | ios::in | ios::out |
由于对类ofstream, ifstream 和 fstream 的对象所进行的第一个操作通常都是打开文件,这些类都有一个构造函数可以直接调用open 函数,并拥有同样的参数。这样,我们就可以通过以下方式进行与上面同样的定义对象和打开文件的操作:
ofstream file ("example.bin", ios::out | ios::app | ios::binary);
两种打开文件的方式都是正确的。
你可以通过调用成员函数is_open()来检查一个文件是否已经被顺利的打开了:
bool is_open();
它返回一个布尔(bool)值,为真(true)代表文件已经被顺利打开,假( false )则相反。
关闭文件(Closing a file)
当文件读写操作完成之后,我们必须将文件关闭以使文件重新变为可访问的。关闭文件需要调用成员函数close(),它负责将缓存中的数据排放出来并关闭文件。它的格式很简单:void close ();
这个函数一旦被调用,原先的流对象(stream object)就可以被用来打开其它的文件了,这个文件也就可以重新被其它的进程(process)所有访问了。
为防止流对象被销毁时还联系着打开的文件,析构函数(destructor)将会自动调用关闭函数close。
文本文件(Text mode files)
类ofstream, ifstream 和fstream 是分别从ostream, istream 和iostream 中引申而来的。这就是为什么 fstream 的对象可以使用其父类的成员来访问数据。一般来说,我们将使用这些类与同控制台(console)交互同样的成员函数(cin 和 cout)来进行输入输出。如下面的例题所示,我们使用重载的插入操作符<<:
// 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. |
// 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. |
状态标志符的验证(Verification of state flags)
除了eof()以外,还有一些验证流的状态的成员函数(所有都返回bool型返回值):- bad()
- fail()
- eof()
- good()
要想重置以上成员函数所检查的状态标志,你可以使用成员函数clear(),没有参数。
获得和设置流指针(get and put stream pointers)
所有输入/输出流对象(i/o streams objects)都有至少一个流指针:- ifstream, 类似istream, 有一个被称为get pointer的指针,指向下一个将被读取的元素。
- ofstream, 类似 ostream, 有一个指针 put pointer ,指向写入下一个元素的位置。
- fstream, 类似 iostream, 同时继承了get 和 put
- tellg() 和 tellp()
- seekg() 和seekp()
seekg ( pos_type position );
seekp ( pos_type position );
使用这个原型,流指针被改变为指向从文件开始计算的一个绝对位置。要求传入的参数类型与函数 tellg 和tellp 的返回值类型相同。
seekg ( off_type offset, seekdir direction );
seekp ( off_type offset, seekdir direction );
使用这个原型可以指定由参数direction决定的一个具体的指针开始计算的一个位移(offset)。它可以是:
ios::beg | 从流开始位置计算的位移 |
ios::cur | 从流指针当前位置开始计算的位移 |
ios::end | 从流末尾处开始计算的位移 |
以下例子使用这些函数来获得一个二进制文件的大小:
// 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. |
二进制文件(Binary files)
在二进制文件中,使用<< 和>>,以及函数(如getline)来操作符输入和输出数据,没有什么实际意义,虽然它们是符合语法的。文件流包括两个为顺序读写数据特殊设计的成员函数:write 和 read。第一个函数 (write) 是ostream 的一个成员函数,都是被ofstream所继承。而read 是istream 的一个成员函数,被ifstream 所继承。类 fstream 的对象同时拥有这两个函数。它们的原型是:
write ( char * buffer, streamsize size );
read ( char * buffer, streamsize size );
这里 buffer 是一块内存的地址,用来存储或读出数据。参数size 是一个整数值,表示要从缓存(buffer)中读出或写入的字符数。
// 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 |
缓存和同步(Buffers and Synchronization)
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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