第十四章

文件和流

14.1TheC++input/outputclasshierarchy

（C++輸入/輸出類層次結(jié)構(gòu)）到目前為止，我們所用的輸入輸出語句都還是從鍵盤讀取數(shù)據(jù)，然后在屏幕上顯示出來。程序把數(shù)據(jù)存儲在計算機(jī)的內(nèi)存中。當(dāng)程序終止的時候，內(nèi)存中的數(shù)據(jù)就會丟失，這樣，每次運(yùn)行程序的時候都要重新輸入這些數(shù)據(jù)。文件流的輸入和輸出文件使用外部存儲設(shè)備，例如，用硬盤和U盤來存儲數(shù)據(jù)。它們都是永久性的存儲設(shè)備，保存的數(shù)據(jù)在程序終止時不會丟失。14.1TheC++input/outputclasshierarchyC++沒有內(nèi)置的輸入/輸出（I/O）命令。在C++中，I/O命令被包含在類庫中?；恑os中有一些數(shù)據(jù)成員是用來描述狀態(tài)的，例如輸入/輸出流對象是否處于打開狀態(tài)，以及是否已經(jīng)到達(dá)文件的末尾等。14.1TheC++input/outputclasshierarchy派生類istream向基類添加了一些從流中讀取數(shù)據(jù)的函數(shù)。它通過重載運(yùn)算符>>來從流中讀取內(nèi)置數(shù)據(jù)類型（char、int、float等）的數(shù)據(jù)，從而提供基本的輸入處理操作。派生類ostream中包含的一些成員函數(shù)可用于向流中輸出數(shù)據(jù)。它通過重載運(yùn)算符<<來向流中輸出內(nèi)置數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)，從而提供了基本的輸出處理操作。流cout是派生類ostream的對象，通常和屏幕輸出相關(guān)聯(lián)。14.1TheC++input/outputclasshierarchyifstream是從istream派生的類，用于創(chuàng)建輸入文件對象。ofstream則是從ostream派生的類，用于創(chuàng)建輸出文件對象。用于創(chuàng)建文件對象的類fstream，既能用于輸入也能用于輸出。庫類的定義包含在頭文件ostream和fstream中。14.2Openingafile（打開文件）打開文件首先要創(chuàng)建一個適當(dāng)?shù)念惖膶嵗趧?chuàng)建一個適當(dāng)?shù)念惖膶嵗螅仨毚蜷_該文件對象，將其和存儲在硬盤或其他存儲設(shè)備上的文件相關(guān)聯(lián)。創(chuàng)建文件對象的實例和打開文件可以合并為一條語句來完成，這可以通過使用類ifstream和ofstream的構(gòu)造函數(shù)來實現(xiàn)。14.2OpeningafileProgramExampleP14A第14行創(chuàng)建了一個輸出文件對象的實例out。第15行把out與一個外部文件file.txt關(guān)聯(lián)，并且打開這個文件用于處理操作。如果該文件不存在，那么默認(rèn)情況下將在程序所在的同一文件夾（目錄）下創(chuàng)建這個文件。第18行按照將數(shù)據(jù)輸出到流對象cout中同樣的方式，使用<<將數(shù)據(jù)輸出到文件流中。第21行使用ifstream類的構(gòu)造函數(shù)來打開file.txt文件準(zhǔn)備進(jìn)行輸入操作。第23行讀取文件的方法和從鍵盤讀入數(shù)據(jù)的方法類似，唯一不同的就是用in代替了cin。14.3Fileerrorchecking（文件出錯檢查）可能發(fā)生的錯誤輸出設(shè)備上沒有可用的空間要讀取的文件并不存在

ios類中包含的一些成員函數(shù)可用來檢查這類錯誤。因為ifstream和ofstream繼承自ios類，所以這兩個類的對象也能使用這些成員函數(shù)。打開一個文件的時候，這是一個好方法去檢查錯誤！14.3Fileerrorchecking程序示例P14B:使用成員函數(shù)fail()來檢查打開文件時可能發(fā)生的錯誤。返回0值表示成功，返回非0值表示出現(xiàn)了一個錯誤。14.3FileerrorcheckingProgramExampleP14BTheadditionalprogramstatementscanbetestedbyaddinganon-existentstoragedeviceidentifiertothefilepath,e.g.insteadof"file.txt”specify"xx:/file.txt"onlines15and25.14.3FileerrorcheckingProgramExampleP14B14.4SinglecharacterI/Oanddetectingtheend

ofafile（單字符的I/O和文件末尾的檢測）從文件中讀取數(shù)據(jù)時，必須檢測是否到達(dá)了文件的末尾，以便結(jié)束對文件的處理操作。可以通過使用ios類的成員函數(shù)eof()來檢測文件的末尾，ifstream類也從ios類繼承了這個函數(shù)。程序示例P14C演示了在復(fù)制文本文件時函數(shù)eof()的作用。類istream的成員函數(shù)get()用于從輸入文件中讀取一個字符類ofstream的成員函數(shù)put()則負(fù)責(zé)將字符寫入到輸出文件中。14.4SinglecharacterI/Oanddetectingtheend

ofafile14.4SinglecharacterI/Oanddetectingtheend

ofafile

第26行讀取輸入文件的第一個字符。第28行至第33行繼續(xù)編寫字符到輸出文件，并從輸入文件讀取下一個字符，直到檢測到輸入文件的結(jié)束為止。程序可以通過使用一個更簡單的語句來提升比起使用第28行的語句。14.4SinglecharacterI/Oanddetectingtheend

ofafile程序示例P14E檢測文件末尾的方法同樣可以應(yīng)用于返回流引用的成員函數(shù)。使用流提取運(yùn)算符>>這個程序假設(shè)每個單詞之間用一個或者多個空白字符來分隔?？瞻鬃址麜?gt;>忽略掉。14.4SinglecharacterI/Oanddetectingtheend

ofafileProgramExampleP14E…continued第21行到第25行的while循環(huán)將文件內(nèi)容連續(xù)顯示在屏幕上，直到文件尾為止。到達(dá)文件尾以后，while循環(huán)結(jié)束，將文件關(guān)閉。14.5Appendingdatatotheendofafile向文件（末尾添加數(shù)據(jù)）為了向一個文件的末尾添加數(shù)據(jù)，在打開文件的時候必須指定文件的打開模式。文件的打開模式在ios類中定義。14.5Appendingdatatotheendofafile可以通過使用按位或運(yùn)算符|來聯(lián)合使用多種打開模式。打開一個文件，使其既可用做輸入，也可用做輸出。默認(rèn)打開模式：

ifstream類對象的默認(rèn)打開模式是ios::inofstream類對象的默認(rèn)打開模式是ios::outProgramExampleP14F:demonstratesappendingtheline“Thislineisaddedtotheendofthefile”tothefilefile.txt.14.5Appendingdatatotheendofafile程序示例P14F:演示14.6Readinglinesfromafile（從文件中讀取行）getline()使用函數(shù)getline()可以從文件讀入一整行數(shù)據(jù)到C/C++字符串中。程序P14G:使用C++字符串存儲一行數(shù)據(jù)14.6ReadinglinesfromafileProgramExampleP14G…continued14.6Readinglinesfromafile程序示例P14H:使用C字符串目的相同。14.6ReadinglinesfromafileProgramExampleP14H…continued14.7Randomaccess（隨機(jī)存?。?/p>

順序文件處理在順序文件處理過程中，對數(shù)據(jù)項的讀/寫是一個接著一個進(jìn)行的。14.7Randomaccess隨機(jī)或直接存取允許在文件中隨意定位，在文件的任何位置讀寫數(shù)據(jù)。文件中的位置信息保存在文件位置標(biāo)記(FPM)中。seekg()(meaning‘seekget’)用來為輸入文件設(shè)定FPM，指示下一個要讀取的數(shù)據(jù)的位置。

istream類成員函數(shù)這個函數(shù)需要兩個實參第一個實參是一個偏移量，它告訴FPM要跳過多少字節(jié)。第二個實參確定偏移量計算的起始位置14.7Randomaccess例如：打開一個文件包含字符A到Jor14.7Randomaccessseekp()在輸出文件中用于設(shè)置FPM的函數(shù)是seekp()。tellg()用來返回輸入流中FPM的當(dāng)前值。tellp()用來返回輸出流中FPM的當(dāng)前值。14.7RandomaccessProgramExampleP14I14.7RandomaccessProgramExampleP14I14.7RandomaccessProgramExampleP14I注意：第43行使用強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換將變量c的值轉(zhuǎn)換成和它等價的整數(shù)即ASCII碼值。14.8ObjectI/O（對象I/O）在程序P10G中，通過重載運(yùn)算符>>和<<使類time24具有了鍵盤輸入和屏幕輸出的功能。如果對time24類不做修改，那么就需要使用磁盤文件來代替鍵盤和屏幕進(jìn)行輸入和輸出。程序示例P14J打開一個文件并從文件中寫入和讀取time24對象。14.8ObjectI/OProgramExampleP14JFromprogramP10HThefiletime24.hincludedonline5containsthetime24classdeclarationLine6includesthefiletime24.cppcontainingthetime24classmemberfunctionsLine14opensthefiletimes.datasanfstreamobjectforinputandoutput.14.8ObjectI/OProgramExampleP14J…continuedLine22writesthetime24objectst1andt2tothefile.Line28readstheobjectsbackfromthefileandline29displaystheobjects.14.9BinaryI/O（二進(jìn)制I/O）C++文件有兩種類型

文本文件（或者ASCII文件）以字符的ASCII碼形式存儲

二進(jìn)制文件

以二進(jìn)制形式存儲例如短整型變量n在內(nèi)存中占兩個字節(jié)，變量n的值存儲在文本文件中則需要3個字節(jié)的內(nèi)存。14.9BinaryI/OASCII文件每一位數(shù)字都要占用一個字節(jié)的存儲空間。二進(jìn)制文件一個數(shù)據(jù)的每一位數(shù)字并不占用單獨(dú)的存儲單元，而是把整個數(shù)據(jù)作為一個二進(jìn)制數(shù)來存儲。例如:n=123n=1234:相同的存儲空間增加一個字節(jié)來存儲額外的數(shù)字4。00001001001001014.9.1Serialwritingofobjectstoabinaryfilewrite()帶有兩個實參的istream類的成員函數(shù)用于以二進(jìn)制格式寫一個對象第一個實參是存儲對象的內(nèi)存區(qū)域的地址，第二個實參是這個內(nèi)存區(qū)域的字節(jié)大小。Theobjectmustbestoredinonecontiguousblockofmemory(對象必須存儲在一塊連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域中)對象不能有指向動態(tài)分配的內(nèi)存的指針數(shù)據(jù)成員。類不能有任何string數(shù)據(jù)成員，因為string類使用一個指針數(shù)據(jù)成員。14.9BinaryI/OProgramExampleP14K14.9BinaryI/OProgramExampleP14K在程序的第23行計算的是函數(shù)write()的第二個實參是內(nèi)存塊的字節(jié)數(shù)。14.9BinaryI/OProgramExampleP14K第41行的函數(shù)write()把stock對象看做是一整塊的內(nèi)存字節(jié)或字符，無需轉(zhuǎn)換為ASCII碼就可直接從內(nèi)存復(fù)制到磁盤文件中。14.9BinaryI/O函數(shù)write()的第一個實參是一個指向字符串的指針。由于對象被看成是字符塊，因此第i個stock對象的地址&stationery[i]被強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成指向字符串的指針reinterpret_cast允許從任意指針類型轉(zhuǎn)換到其他任意指針類型。函數(shù)write()的第二個實參是內(nèi)存塊的字節(jié)數(shù)14.9BinaryI/O文件

stock.h

14.9BinaryI/O文件

stock.h

14.9BinaryI/O文件

stock.h

14.9BinaryI/O文件

stock.cpp

14.9BinaryI/O文件

stock.cpp

14.9BinaryI/O文件

stock.cpp

14.9BinaryI/O14.9.2Serialreadingofobjectsfromabinaryfileread()istream類的成員函數(shù)用于從二進(jìn)制文件中將對象的數(shù)據(jù)讀到內(nèi)存中。函數(shù)read()的實參和函數(shù)write()相同程序示例P14L:Demonstrationofserialreadingofabinaryfile.14.9BinaryI/OProgramExampleP14L14.9BinaryI/OProgramExampleP14L14.9BinaryI/O14.9.3BinaryI/Oasclassmemberfunctions如果將讀寫函數(shù)的細(xì)節(jié)隱藏在類的成員函數(shù)中，那么程序員使用二進(jìn)制I/O就比較容易了。stock.cppExample:modificationforP14KThebuilt-inpointerthisisapointertotheobjectthatinvokedthememberfunction,i.e.stationery[i]sizeof(*this)等價于sizeof(stationery[i])14.9BinaryI/Ostock.cpp例如:修改為P14L除從輸入流中讀取對象之外，函數(shù)binary_read()將在到達(dá)文件末尾時返回false，否則返回true。因此，while循環(huán)將一直執(zhí)行到文件尾為止。14.9BinaryI/O例如:修改為P14LTomakestock_fileanfstreamobjectasrequiredbythefunctionboolstock::binary_read().14.9.4Binaryfilerandomaccess（二進(jìn)制文件隨機(jī)存?。┯沙绦騊14K創(chuàng)建的文件結(jié)構(gòu)如下圖所示。相對文件存貨的代碼和存貨記錄在文件中的位置有關(guān)存貨代碼1為第1條記錄，存貨代碼2為第2條記錄，存貨代碼3為第3條記錄，……一個存貨記錄在文件中的偏移量可以用存貨代碼值減去1，然后乘以存貨記錄的字節(jié)大小來計算。14.9.4Binaryfilerandomaccess程序示例P14M:

演示了二進(jìn)制文件的存取14.9.4BinaryfilerandomaccessProgramExampleP14M14.9.4BinaryfilerandomaccessProgramExampleP14M