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。
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
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控制符
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功 能
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Dec
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十进制数输出
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Hex
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十六进制输出
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Oct
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八进制数输出
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setfill©
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在给定的输出域宽度内填充字符c
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setprecison(n)
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设显示小数精度为n位
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setw(n)
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设域宽为n个字符
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setiosflags(ios::fixed)
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固定的浮点显示
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setiosflags(ios::scientific)
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指数显示
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setiosflags(ios::left)
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左对齐
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setiosflags(ios::right)
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右对齐
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setiosflags(ios::skipws)
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忽略前导空白
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setiosflags(ios::uppercase)
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十六进制数大写输出
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setiosflags(ios::lowercase)
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十六进制数小写输出
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setiosflags(ios::showbase)
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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
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Endl
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输入一个换行符并刷新流
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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。
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。
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ios
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istream
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ostream
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ifstream
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iostream
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ofstream
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fstream
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ios |
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istream |
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ostream |
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ifstream |
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iostream |
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ofstream |
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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
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类 名
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说 明
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编程中需要包含的头文件
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ios
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流基类，是抽象类
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ostream.h
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istream
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通用输入流类和其它输入流类的基类
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iostream.h
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ifstream
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输入文件流类
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fstream.h
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ostream
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通用输出流类和其它输出流类的基类
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iosream.h.
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ofstream
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输出文件流类
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fstream.h
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iostream
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通用I/O流类和其它I/O流的基类
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iostream.h
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fstream
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I/O文件流类
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fstream.h
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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
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文件打开方式
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含 义
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ios::in
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以输入（读）方式打开文件
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ios::out
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以输出（写）方式打开文件
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ios::app
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打开一个文件使新的内容始终添加在文件的末尾
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ios::ate
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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
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ios::trunc
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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
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ios::binary
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以二进制方式打开文件，缺省时以文本方式打开文件
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ios::nocreate
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打开一个已有文件，若该文件不存在，则打开失败
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ios::noreplace
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若打开的文件已经存在，则打开失败
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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。
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
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函数原型
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说 明
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get(char &ch)
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从文件中读取一个字符
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getline(char *pch,int count,char delim=’/n’)
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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）
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read(char *pch,int count)
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从文件中读取多个字符，读取个数由参数counnt决定
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put(char ch)
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向文件写入一个字符
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write(const char *pch,int count)
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向文件写入多个字符，字符个数由count决定
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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“<<”。