【第八章】 IO库
8.1 IO类
iostream定义了用于读写流的基本类型
fstream定义了读写命名文件的类型
sstream定义了读写内存string对象的类型
IO类型之间的关系：
类型ifstream和istringstream都继承自istream。因此我们可以像使用istream对象一样来使用ifstream和istringstream对象。
类型ofstream和ostringstream都继承自ostream。
8.1.1 IO对象无拷贝或赋值
不能拷贝或者对IO对象赋值：
ofstream out1, out2;
out1 = out2; // 错误，不能对流对象赋值
ofstream print(ofstream); // 错误，不能初始化ofstream参数
out2 = print(out2); // 错误，不能拷贝流对象
由于不能拷贝IO对象，因此也不能将形参或返回类型设置为流类型。
进行IO操作的函数通常以引用方式传递和返回流。
读写一个IO对象会改变其状态，因此传递和返回的引用不能是const的。
8.1.2 条件状态
1、一个流一旦发生错误，其上后续的IO操作都会失败。只有当一个流处于无错状态时，才可以从它读取数据，向它写入数据。
2、由于流可能处于错误状态，因此通常在使用一个流之前检查它是否处于良好状态。
练习8.1 编写函数，接受一个istream&参数，返回值类型也是istream&。此函数从给定流中读取数据，直至遇到文件结束标识时停止。将读取的数据打印。完成后，在返回流之前，对流进行复位，使其处于有效状态。
【解析】
#include<iostream>
using namespace std;
istream & fun(istream &in)
{
int v;
// 直到遇到文件结束符才停止读取
while (in >> v, !in.eof())
{
if (in.bad())
{
throw runtime_error("IO流错误");
}
if (in.fail())
{
cerr << "数据错误，请重试！" << endl;
in.clear();
in.ignore(100, '\n');
continue;
}
cout << v << endl;
}
in.clear();
return in;
}
int main()
{
cout << "请输入一些整数，按ctrl+z结束" << endl;
fun(cin);
system("pause");
return 0;
}
3、while(cin >> i) 在以下情况下回终止
1）遇到文件结束符 2）遇到IO流错误 3）读入了无效数据
8.1.3 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：
1）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
2）缓冲区满时，需要刷新缓冲，而后新的数据才能继续写入缓冲区
3）可以使用操纵符如endl来显式刷新缓冲区
4）在每个输出操作后，我们可以使用操纵符unitbuf设置流的内部状态，来清空缓冲区。
5）一个输出流可能被关联到另一个流。这种清空下，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，读cin或写cerr都会导致cout的缓冲区被刷新
刷新输出缓冲区：
已经使用过endl操纵符来完成换行并刷新缓冲区的工作。IO库中海油两个类似的操纵符：flush和ends
其中，flush刷新缓冲区，但不输出任何额外的字符；ends向缓冲区插入一个空字符，然后刷新缓冲区。
unitbuf操纵符：
如果想在每次输出操作后都刷新缓冲区，我们可以使用unitbuf操纵符。
它告诉流在接下来的每一次写操作后都进行一次flush操作。
而nounitbuf操纵符则重置流，使其恢复使用正常的系统管理的缓冲区刷新机制：
cout<< unitbuf; // 所有输出操作后都会立即刷新缓冲区
cout<< nounitbuf; // 回到正常的缓冲方式
关联输入和输出流：
当一个输入流被关联到一个输出流时，任何试图从输入流读取数据的操作都会先刷新关联的输出流。标准库将cin和cout关联在一起。因此，下面的语句
cin>>i;
导致cout的缓冲区刷新
tie有两个重载的版本：
1）一个版本不带参数，返回指向输出流的指针。如果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，则返回空指针。
2）第二个版本接受一个指向ostream的指针，将自己关联到此ostream。即，x.tie(&O)将流x关联到输出流o
既可以将一个istream对象关联到另一个ostream，也可以将一个ostream关联到另一个ostream：
cin.tie(&out); // 将cin和cout关联在一起。不过标准库已经将它们关联在一起
// old_tie指向当前关联到cin的流
ostream *old_tie = cin.tie(nullptr); // cin不再与其他流关联
// 将cin与cerr关联
cin.tie(&cerr);
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
8.2 文件输入输出
1、头文件fstream定义了三个类型来支持文件IO：
1）ifstream从一个给定文件读取数据
2）ofstream向一个给定文件写入数据
3）fstream可以读写给定文件
2、fstream特有的操作
1）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
2）fstream fstrm(s); // 创建一个fstream，并打开名为s的文件。s可以是string类型，也可以是一个指向C风格字符串的指针
3）fstrm.open(s); // 打开一个名为s的文件，并将文件与fstrm绑定。s可是一个string类型或者一个指向C风格字符串的指针
4）fstrm.close(); // 关闭与fstrm绑定的文件。返回void
5）fstrm.is_open(); // 返回一个bool值，指出与fstrm关联的文件是否打开成功且尚未关闭
8.2.1 使用文件流对象
当我们要读写一个文件时，可以定义一个文件流对象，并将对象与文件关联起来。
用fstream代替iostream&
在要求使用基类型对象的地方，可以用继承类型的对象来代替。
这意味着，接受一个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。
成员函数open和close
如果调用open失败，failbit会被置位。所以进行open是否成功的检测是一个好习惯
ofstream out;
out.open("12.txt");
if(out) // 检查open是否成功
一旦open失败，随后的试图使用文件流的操作都会失败。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。一旦文件成功关闭，则可以使用out对象继续打开新的文件
如果open成功，则open会设置流的状态，使得good()为true
自动构造和析构：
当一个fstream对象离开其作用域时，与之关联的文件会自动关闭。即当一个fstream对象被销毁时，close会被自动调用
练习8.4 以读模式打开一个文件，将其内容读入到一个string的vector中，将每行作为一个独立的元素存于vector中
【解析】
这里我采用了fstream类型，当然也可以使用ifstream类型（只读）
#include<vector>
#include<string>
#include<iostream>
using namespace std;
#include<fstream>
int main()
{
fstream input;
input.open("test.txt");
vector<string> words;
if (input)
{
string line;
while (getline(input, line))
{
words.push_back(line);
}
}
else
{
cout << "error";
}
input.close();
for (auto i : words)
{
cout << i << endl;
}
system("pause");
return 0;
}
练习8.5 重写上面的程序，将每个单词作为一个独立的元素进行存储
【解析】
将while循环的条件改为input >> line即可
8.2.2 文件模式
每个流都有一个关联的文件模式，用来指出如何使用文件。
1）in 以读方式打开
2）out 以写方式打开
3）app 每次写操作前均定位到文件末尾
4）ate 打开文件后立即定位到文件末尾
5）trunc 截断文件
6）binary 以二进制方式进行IO
无论用那种方式打开文件，都可以指定文件模式，调用open打开文件时可以，用一个文件名初始化流来隐式打开文件时也可以。指定文件模式有如下限制：
1）只可以对ofstream或fstream对象设定out模式
2）只可以对ifstream或fstream对象设定in模式
3）只有当out也被设定时，才可以设定trunc模式
4）只要trunc没被设定，才可以设定app模式。在app模式下，即使没有显式指定out模式，文件也总是以输出方式被打开
5）默认情况下，即使我们没有指定trunc，以out模式打开的文件也会被截断。
为了保留以out模式打开的文件的内容，必须同时指定app模式，这样只会将数据追加写到文件末尾；
或者同时指定in模式，即打开文件同时进行读写操作。
6）ate和binary模式可以用于任何类型的文件流对象，且可以与其他任何文件模式组合使用
默认情况下，与ifstream关联的文件默认以in模式打开；与ofstream关联的文件默认以out模式打开；与fstream关联的文件默认以in和out模式打开
以out模式打开文件会丢弃已有数据：
默认情况下，当我们打开一个ofstream时，文件的内容会被丢弃。
阻止一个ofstream清空给定文件内容的方法是同时指定app模式：
即：ofstream app("file", ofstream::out | ofstream::app);
保留被ofstream打开的文件中已有数据的唯一方法是显式指定app或in模式
每次调用open时都会确定文件模式：
对于一个给定流，每当打开文件时，都可以改变其文件模式。
ofstream out; // 未指定文件打开模式
out.open("file"); // 模式隐含设置为输出和截断
out.close(); // 关闭out，以便我们将其用于其他文件
out.open("file1", ofstream::app); // 模式为输出和追加(append模式)
out.close();
8.3 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
1）istringstream从string读取数据
2）ostringstream向string写入数据
3）stringstream既可以从string读数据也可以向string写数据
stringstream特有的操作：
1）sstream strm; // strm是一个未绑定的stringstream对象。sstream是头文件sstream中定义个一个类型
2）sstream strm(s); // strm是一个sstream对象，保存string s的一个拷贝。
3）strm.str(); // 返回strm所保存的string的拷贝
4）strm.str(s); // 将string s拷贝到strm中，返回void