C++语言不直接处理输入输出，而是通过一族定义在标准库中的类型来处理IO。

第八章 IO库

一些简单的IO库设施回顾：

istream类型，提供输入操作。
ostream类型，提供输出操作。
cin，一个istream对象，从标准输入读取数据。
cout，一个ostream对象，向标准输出写入数据。
cerr，一个ostream对象，输出程序错误信息，写入到标准错误。
>>运算符，用来从一个istream对象读取输入的数据。
<<运算符，用来向一个ostream对象写入输出数据。
getline函数，从一个给定的istream读取一行数据，存入一个给定的string对象中。

一. IO类

IO库类型和头文件

头文件          类型
iostream        istream, wistream
                ostream, wostream
                iostream, wiostream

fstream         ifstream, wifstream
                ofstream, wofstream
                fstream, wfstream

sstream         istringstream, wistringstream
                ostringstream, wostringstream
                stringstream, wstringsztream

以w开头的类型和对象用来操纵wchar_t类型的数据。（宽字符）
继承机制（inheritance）：如ifstream、istringstream均继承自istream。

IO对象无拷贝或赋值

因此也不能将形参或返回类型设置为流类型。通常以引用方式传递或返回流。且传递和返回的引用不能是const的。

条件状态（condition state）

IO库条件状态

strm::iostate       //strm是一种IO类型。iostate是一种极其相关的类型，提供了表达条件状态的完整功能。
strm::badbit        //用来指出流已崩溃
strm::failbit       //用来指出一个IO操作失败了
strm::eofbit        //用来指出流达到了文件结束
strm::goodbit       //用来指出流未处于错误状态，此值保证为零
s.eof()             //若流s的eofbit置位，则返回true
s.fail()            //若流s的failbit或badbit置位，则返回true
s.bad()             //若流s的badbit置位，则返回true
s.good()            //若流s处于有效状态，则返回true
s.clear()           //将流s中所有条件状态复位，将流的状态设置为有效。返回void
s.clear(flags)      //根据给定的flags标志位，将流s中对应条件状态位复位。flags的类型为strm::iostate。返回void
s.setstate(flags)   //根据给定的flags标志位，将流s中对应条件状态位置位。flags的类型为strm::iostate。返回void
s.rdstate()         //返回流s当前的条件状态，返回值类型为strm::iostate

查询流的状态

IO库定义了一个与机器无关的iostate类型，它提供了表达流状态的完整功能。

这个类型应该作为位集合来使用。
与位运算符一起使用来一次性检测或设置多个标志位。
badbit表示系统及错误，一旦被置位，流就无法再使用了。
可恢复错误，failbit置位。
到达文件末尾，failbit和eofbit置位。goodbit为0，表示未发生错误。

管理条件状态

//记住 cin 的当前状态
auto old_state = cin.rdstate(); 
cin.clear();                //使 cin 有效
process_input(cin);         //使用 cin
cin.setstate(old_state);    //将 cin 置为原有状态

//复位failbit和babit，保持其他标志位不变
cin.clear(cin.rdstate() & ~cin.failbit & ~cin.badbit);

管理输出缓冲

导致缓冲刷新（即，数据真正写到输出设备或文件）的原因：

程序正常结束，作为main函数的return操作的一部分，缓冲刷新被执行。
缓冲区满。
使用操纵符endl显示刷新缓冲区。
操纵符unitbuff。cerr默认设置unitbuf。
一个输出流被关联到另一个流。当读写被关联的流时，关联到的流的缓冲区会被刷新。例如，默认情况下，cin和cerr都关联到cout，因此cin或写cerr都会导致cout缓冲区被刷新。

刷新输出缓冲区

endl：输出换行，然后刷新缓冲区
flush：刷新缓冲区，不附加任何字符
ends：输出空格，然后刷新缓冲区

unitbuf操纵符

如果想要在每次输出操作之后都刷新缓冲区，可以使用unitbuf操纵符。

它告诉流在接下来的每次写操作之后都进行一次flush操作。

cout << unitbuf;
//这之间的任何输出都立即刷新
cout << nounitbuf;

如果程序崩溃，输出缓冲区不会刷新。

关联输入和输出流

tie 函数

不带参数：返回指向输出流的指针。对过本对象当前关联到一个输出流，则返回的就是指向这个流的指针；如果对象未关联到流，返回空指针。
带参数：x.tie(&o)，将流 x 关联到输出流 o 。
每个流同时最多关联到一个流，但多个流可以同时关联到同一个 ostream。

二. 文件输入输出

头文件 fstream 定义了三个类型来支持文件 IO : ifstream, ofstream 和 fstream。

所有iostream的操作均可使用。除此之外还有以下fstream特有的操作：

fstream fstrm;          // 创建一个未绑定的文件流。fstream是头文件fstream中定义的一个类型
fstream fstrm(s);       // 创建一个fstream，并打开名为s的文件。
                        //s可以是string类型，或者是一个指向C风格字符串的指针。
                        //这些构造函数都是explict的。
                        //默认文件模式mode依赖于fstream的类型。
fstream fstrm(s, mode); //与前一个构造函数类似，但指定mode打开文件
fstrm.open(s);          //打开名为s的文件，并将文件与fstrm绑定。返回void
fstrm.close();          //关闭与fstrm绑定的文件。返回void
fstrm.is_open();        //返回一个bool值，之处与fstrm关联的文件是否成功打开且尚未关闭

使用文件流对象

在要求使用基类型对象的地方，可以使用继承类型的对象来替代。
- 如，接收iostream类型引用（或指针）参数的函数，可以用一个对应的fstream（或sstream）类型来调用。
- 读写命名文件，可通过传递给main函数的参数来指定。
成员函数open和close
- 每当打开文件时，应首先检查open是否成功成功。
- 为了将文件流关联到另一个文件，必须首先关闭已经关联的文件。
```
ifstream in(ifile);
ofstream out;
out.open(ifile + ".copy");
if (out) {}   //检查open是否成功
in.close();
in.open(ifile + "2");
```
fstream对象被销毁时，close会自动被调用。

文件模式（file mode）

每个流都有一个关联的文件模式，用来指出如何使用文件。

in      以读的方式打开
out     以写的方式打开
app     每次写操作前均定位到文件末尾（即追加append）
ate     打开文件后立即定位到文件末尾
trunc   截断文件（即打开文件会丢弃已有数据）
binary  以二进制方式进行IO

输出流打开文件时，隐式指定为out和trunc。
若需要不删除已有信息，必须显示的指定app模式。

三. string 流

sstream头文件定义了三个类型来支持内存IO，这些类型可以向string写入数据，从string读取数据，就像string是一个IO流一样。

stringstream特有的操作

sstream strm;       //strm是一个未绑定的stringstream对象。sstream是头文件sstream中定义的一个类型
sstream strm(s);    //strm是一个sstream对象，保存string s的一个拷贝。此构造函数时explicit的
strm.str();         //返回strm所保存的string的拷贝
strm.str(s);        //将string s拷贝到strm中，但会void

使用istringstream

//输入若干行，每行的一个字符串为名字，后面紧跟n个字符串为电话，每个字符串之前以空格隔开
//处理这些输入的代码：
struct  PersonInfo {
    string name;
    vector<string> phones;
};

string line, word;
vector<PersonInfo> people;
while (getline(cin, line)) {
    PersonInfo info;
    istringstream record(line); //将record绑定到刚读入的行
    record >> info.name;        //读取名字
    while (record >> word)      //读取电话号码
        info.phones.push_back(word);
    people.push_back(info);
}

使用ostringstream

逐步构造输出，希望最后一起打印时，ostringstream很有用。

//先将输出内容“写入”到一个内存ostringstream中，最后再一起打印
for (const auto &entry : people) {
    ostringstream formatted, badNums;
    for (const auto &nums : entry.phones) {
        if (!valid(nums)) {
            badNums << " " << nums;     //将数的字符串形式存入badNums
        } else
            formatted << " " << format(nums);   //将格式化的字符串存入formatted
    }
    if (badNums.str().empty()) 
        os << entry.name << " "
           << formatted.str() << endl;
    else
        cerr << "input error: " << entry.name
             << " invalid number(s) " << badNums.str() << endl;
}

使用标准输出运算符（<<）向 ostringstream 对象写入数据

小结

iostream 处理控制台 IO
fstream 处理命名文件 IO
stringstream 完成内存 string 的 IO

参考：C++Primer第五版

C++（8）IO库