九.流
内容参考：
一. 概述
分类：
在程序设计中，用于输入/输出的流是必不可少的。C++中，依照用途不同，流可以被划分位三种：
- 标准IO流：内存与标准输入、输出设备间的通信，一般是控制台。
- 文件IO流：内存与外部文件之间的通信。
- 字符串IO流：内存变量与字符串流的字符串数组之间的消息传递。
类关系图：
可以看出：
ios：所有流的基类，保存流的状态并处理错误。- 标准IO流：
istream：输入流。C+为该类创建了cin对象，并重载了>>操作符，用于输入。ostream：输出流。C++为该类创建了cout对象，并重载了<<操作符，用于输出。iostream：输入输出流。C++为该类创建了cerr对象，是导出程序错误消息的地方，只允许向屏幕设备写数据。
- 文件IO流：
ifstream：文件输入流类。ofstream：文件输出流类。fstream：文件输入、输出流类。
- 字符串IO流：串流提供了两套类，一套基于C类字符串
char*编写，定义于头文件strstream；一套基于std::string编写，定义于头文件sstream。C++委员会推荐使用后者。- 基于
std::string编写的：istringstream：串输入流ostringstream：串输出流stringstream：串输入、输出流
- 基于
char*编写的：istrstream：串输入流ostrstream：串输出流strstream：串输入、输出流
- 基于
- 缓冲区：包括
streambuf、filebuf、stringbuf。流与控制台、文件、字符串之间的读写并不是直接进行的，而是通过一个缓冲区，内容先经过缓冲区，然后缓冲区在一定条件下将内容再传递出去。
二. 文件流
如上文所述，文件流包括三种：
ifstream：文件输入流类。ofstream：文件输出流类。fstream：文件输入、输出流类。
这里主要记录fstream流的内容。
头文件：
#include <fstream>
1. 打开文件
成员函数。
函数原型：
void open ( const char * filename,
ios_base::openmode mode = ios_base::in | ios_base::out );
void open(const wchar_t *_Filename,
ios_base::openmode mode= ios_base::in | ios_base::out,
int prot = ios_base::_Openprot)；
-
filename：文件名，也就是文件的地址。 -
mode：打开文件的方式，定义于所有流的基类ios中，有如下几种方式：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 这些方式之间可以组合使用，使用
或运算符进行组合，例如：#include <fstream> ofstream out; out.open("Hello.txt", ios::in|ios::out|ios::binary) //根据自己需要进行适当的选取 -
prot：打开文件的属性，一般很少用到，在流基类ios中定义：0 普通文件，打开操作 1 只读文件 2 隐含文件 4 系统文件
注意：
文件相关的流在构造函数中调用了open()函数，因此可以直接使用流对象进行文件的操作。例如：
ofstream out("hello.txt", ios::out);
ifstream in("hello.txt", ios::in);
fstream io("hello.txt", ios::in|ios::out);
判断文件是否打开成功：
成员函数is_open()。
#include <fstream>
fstream stream;
stream.open("demo.txt");
// 判断文件是否打开成功
if (!stream.is_open()) {
cout << "文件打开失败！" << endl;
system("pause");
exit(-1);
}
2. 关闭文件
函数：close()
注意：
- 在使用流读取文件时，该流不能用于读取其余文件，该文件也无法被其余进程访问。在对文件的读写操作结束之后，我们必须要关闭流，从而将缓存中的数据释放出来并关闭文件。
- 文件相关的流为了避免程序员忘记关闭流，在析构函数中调用了
close()函数。
3. 文本文件的读写
3.1 写
文件流类重载了流插入运算符<<，通过流对象和<<运算符，即可写文件。
#include <fstream>
fstream stream;
stream.open("hello.txt", ios::in);
stream << "hello\n";
stream << "world!";
stream.close();
3.2 读
使用流运算符读：
和写类似，读也需要流输出运算符>>。
#include <iostream.h>
#include <fstream.h>
#include <string>
int main () {
std::string buffer;
ifstream in("test.txt");
if (! in.is_open())
{ cout << "Error opening file"; exit (1); }
while (!in.eof() )
{
in >> buffer;
std::cout << buffer << endl;
}
return 0;
}
输出：
//结果 在屏幕上输出
This is a line.
This is another line
这里我们使用了一个新的成员函数eof()，它是从类ios中继承过来的。当到达文件末尾时，返回true。
终止条件：满足以下任一条件，即终止本次读取：
- 遇到空格。
- 遇到换行符。
- 文本结束。
按行来读：
通过成员函数getline()，可以一次读取一行。
该函数定义于istream类中，由于存在继承关系，ifstream继承了该成员函数，该函数再istream中的原型如下：
istream& getline (char* s, streamsize n );
istream& getline (char* s, streamsize n, char delim );
-
参数：
-
s：用于承载读取的当前行内容。 -
n：每次读取的最大字符数（包含结束标记符）。 -
delim：截至符，即使这一行没有读完，也没有达到最大的字符数，只要遇到这一个字符，就会停止读取。
-
-
终止条件：根据用户传入的参数决定，以下四条满足任意一条，结束当前一次读取：
- 当前行读取完毕。
- 当前次读取的字符数量已经达到最大。
- 遇到了用户设置的截至符。
- 文件已结束。
EG：
#include <fstream>
fstream io;
io.open("text.txt");
char msg[256];
io.getline(msg, 256);
3.3 校验读写状态
文件流类中有一些成员函数用于校验流的状态：
bad()：如果在读写过程中出错，返回 true 。例如：当我们要对一个不是打开为写状态的文件进行写入时，或者我们要写入的设备没有剩余空间的时候。fail()：除了与bad() 同样的情况下会返回 true 以外，加上格式错误时也返回true ，例如当想要读入一个整数，而获得了一个字母的时候。eof()：如果读文件到达文件末尾，返回true。good()：这是最通用的：如果调用以上任何一个函数返回true 的话，此函数返回 false 。
3.4 流指针
在使用流对象读写文件时，至少存在一个流指针，指向文件中的内容。这些指针如下：
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两个指针。
获取指针：
tellg() 和 tellp()：
这两个成员函数不用传入参数，返回pos_type 类型的值(根据ANSI-C++ 标准) ，就是一个整数，代表当前get 流指针的位置 (用tellg) 或 put 流指针的位置(用tellp).
设置指针位置：
seekg() 和seekp()
这对函数分别用来改变流指针get 和put的位置。两个函数都被重载为两种不同的原型：
-
seekg ( pos_type position ); seekp ( pos_type position );参数：
position：流指针改变指向后的绝对位置。要求传入的参数类型必须与函数 tellg 和tellp 的返回值类型相同。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 );参数：
-
offset：偏移量。 -
direction：开始计算偏移的位置：-
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唯一。 -
ios::end：从流末尾处开始计算的位移。
-
-
注意：
流指针 get 和 put 的值对文本文件(text file)和二进制文件(binary file)的计算方法都是不同的，因为文本模式的文件中某些特殊字符可能被修改。由于这个原因，建议对以文本文件模式打开的文件总是使用seekg 和 seekp的第一种原型，而且不要对tellg 或 tellp 的返回值进行修改。对二进制文件，你可以任意使用这些函数，应该不会有任何意外的行为产生。
EG：使用流指针来获取一个二进制文件的大小：
#include <iostream.h>
#include <fstream.h>
const char * filename = "test.txt";
int main () {
long l,m;
ifstream in(filename, ios::in|ios::binary);
l = in.tellg();
in.seekg (0, ios::end);
m = in.tellg();
in.close();
cout << "size of " << filename;
cout << " is " << (m-l) << " bytes.\n";
return 0;
}
//结果:
size of example.txt is 40 bytes.
4. 二进制文件的读写
在二进制文件中，依旧可以使用<<、>>以及函数getline()来进行输入和输出，但这需要我们对二进制进行转化，这相当麻烦。
文件流包含两个为顺序读写数据而特殊设计的成员函数：
-
write ( char * buffer, streamsize size );- 来源：是
ostream的一个成员函数，被ofstream所继承。由于存在继承链ostream->iostream->fstream，因此fstream也继承了该成员函数。 - 参数：
buffer：要写入的数据。size：要写入的字符数。
- 来源：是
-
read ( char * buffer, streamsize size );- 来源：是
istream的一个成员函数，被ifstream所继承。由于存在继承链istream->iostream->fstream。因此fstream也继承了该成员函数。
- 来源：是
EG：
// reading binary file
#include <iostream>
#include <fstream.h>
const char * filename = "test.txt";
int main () {
char * buffer;
long size;
ifstream in (filename, ios::in|ios::binary|ios::ate);
size = in.tellg();
in.seekg (0, ios::beg);
buffer = new char [size];
in.read (buffer, size);
in.close();
cout << "the complete file is in a buffer";
delete[] buffer;
return 0;
}
//运行结果：
The complete file is in a buffer
5. 缓存与同步
当我们使用流对文件进行操作时，流并没有直接接触到文件，而是通过一个streambuff类型的缓存(buff)和文件进行交互。这个缓存实际上是一块内存空间，它的原理是：
- 一个流读/写一个文件n个字符。
- n个字符先进入该流的
缓存(buff)中。 - 当
缓存(buff)被排放(flush)时，它里面的数据会被真正写入文件或读出。这一步被称之为同步(synchronization)。同步会发生的情况如下：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。
