上篇笔记中总结的输入输出是以系统指定的标准设备（输入设备为键盘，输出设备为显示器）为对象的。在实际应用中，常以磁盘文件作为对象。即从磁盘文件读取数据，将数据输出到磁盘文件。磁盘是计算机的外部存储器，它能够长期保留信息，能读能写，可以刷新重写，方便携带，因而得到广泛使用。
一、文件
文件(file)是程序设计中一个重要的概念。所谓“文件”，一般指存储在外部介质上数据的集合。一批数据是以文件的形式存放在外部介质（如磁盘、光盘和U盘）上的。操作系统是以文件为单位对数据进行管理的，也就是说，如果想找存在外部介质上的数据，必须先按文件名找到所指定的文件，然后再从该文件中读取数据。要向外部介质上存储数据也必须先建立一个文件（以文件名标识），才能向它输出数据。
对用户来说，常用到的文件有两大类，一类是程序文件(program file)，如C++的源程序文件(.cpp)、目标文件(.obj)、可执行文件(.exe)等。一类是数据文件(data file)， 在程序运行时，常常需要将一些数据（运行的最终结果或中间数据）输出到磁盘上存放起来，以后需要时再从磁盘中输入到计算机内存。这种磁盘文件就是数据文件。程序中的输入和输出的对象就是数据文件。
根据文件中数据的组织形式，可分为ASCII文件和二进制文件。ASCII文件又称文本(text)文件或字符文件，它的每一个字节放一个ASCII代码，代表一个字符。二进制文件又称内部格式文件或字节文件，是把内存中的数据按其在内存中的存储形式原样输出到磁盘上存放。
对于字符信息，在内存中是以ASCII代码形式存放的，因此，无论用ASCII文件输出还是用二进制文件输出，其数据形式是一样的。但是对于数值数据，二者是不同的。例如有一个长整数100000，在内存中占4个字节，如果按内部格式直接输出，在磁盘文件中占 4个字节，如果将它转换为ASCII码形式输出，则要占6个字节。
用ASCII码形式输出的数据是与字符一一对应的，一个字节代表一个字符，可以直接在屏幕上显示或打印出来。这种方式使用方便，比较直观，便于阅读，便于对字符逐个进行输入输出。但一般占存储空间较多，而且要花费转换时间（二进制形式与ASCII码间的转换）。用内部格式（二进制形式）输出数值，可以节省外存空间，而且不需要转换时间，但一个字节并不对应一个字符，不能直接显示文件中的内容。如果在程序运行过程中有些中间结果数据暂时保存在磁盘文件中，以后又需要输入到内存的，这时用二进制文件保存是最合适的。如果是为了能显示和打印以供阅读，则应按ASCII码形式输出。此时得到的是ASCII文件，它的内容可以直接在显示屏上观看。
二、文件流和缓冲区
文件流是以外存文件为输入输出对象的数据流。输出文件流是从内存流向外存文件的数据，输入文件流是从外存文件流向内存的数据。每一个文件流都有一个内存缓冲区与之对应。
请区分文件流与文件的概念，不用误以为文件流是由若干个文件组成的流。文件流本身不是文件，而只是以文件为输入输出对象的流。若要对磁盘文件输入输出，就必须通过文件流来实现。
三、文件输入输出类和流对象
在C++的I/O类库中定义了几种文件类，专门用于对磁盘文件的输入输出操作。下图中可以看到除了标准输入输出流类istream、ostream和iostream类外，还有3个用于文件操作的文件类：
• ifstream类，它是从istream类派生的，用来支持从磁盘文件的输入。
• ofstream类，它是从ostream类派生的，用来支持向磁盘文件的输出。
• fstream类，它是从iostream类派生的，用来支持对磁盘文件的输入输出。
要以磁盘文件为对象进行输入输出，必须定义一个文件流类的对象，通过文件流对象将数据从内存输出到磁盘文件，或者通过文件流对象从磁盘文件将数据输入到内存。
其实在用标准设备为对象的输入输出中，也是要定义流对象的，如cin、cout就是流对象，C++是通过流对象进行输入输出的。由于cin、cout已在iostream中事先定义，所以用户不需自己定义。在用磁盘文件时，由于情况各异，无法事先统一定义，必须由用户自己定义。此外，对磁盘文件的操作是通过文件流对象（而不是cin和cout）实现的。文件流对象是用文件流类定义的，而不是用istream和ostream类来定义的。可以用下面的方法建立一个输出文件流对象：
ofstream outfile;
如同在头文件iostream中定义了流对象cout —样，现在在程序中定义了outfile为 ofstream类（输出文件流类）的对象。但是有一个问题还未解决：在定义 cout 时已将它和标准输出设备（显示器）建立关联，而现在虽然建立了一个输出文件流对象，但是还未指定它向哪一个磁盘文件输出，需要在使用时加以指定。
四、打开文件
所谓打开(open)文件是一种形象的说法，如同打开房门就可以进入房间活动一样。 打开文件是指在文件读写之前做必要的准备工作，包括：
•为文件流对象和指定的磁盘文件建立关联，以便使文件流流向指定的磁盘文件。
•指定文件的工作方式，如，该文件是作为输入文件还是输出文件，是ASCII文件还是二进制文件等。
以上工作可以通过两种不同的方法实现。
1) 调用文件流的成员函数open。如
ofstream outfile; //定义ofstream类(输出文件流类)对象outfile
outfile.open("f1.dat",ios::out); //使文件流与f1.dat文件建立关联
第2行是调用输出文件流的成员函数open打开磁盘文件f1.dat，并指定它为输出文件，文件流对象outfile将向磁盘文件f1.dat输出数据。ios::out是I/O模式的一种，表示以输出方式打开一个文件。或者简单地说，此时f1.dat是一个输出文件，接收从内存输出的数据。
调用成员函数open的一般形式为：
文件流对象.open(磁盘文件名, 输入输出方式);
磁盘文件名可以包括路径，如"c:\new\\f1.dat"，如缺省路径，则默认为当前目录下的文件。
2) 在定义文件流对象时指定参数
在声明文件流类时定义了带参数的构造函数，其中包含了打开磁盘文件的功能。因此，可以在定义文件流对象时指定参数，调用文件流类的构造函数来实现打开文件的功能。如
ofstream outfile("f1.dat",ios::out);
一般多用此形式，比较方便。作用与open函数相同。
输入输出方式是在ios类中定义的，它们是枚举常量，有多种选择，见表4。
| 表4 文件输入输出方式设置值 |
|
| 方 式 |
作用 |
| ios::in |
以输入方式打开文件 |
| ios::out |
以输出方式打开文件（这是默认方式），如果已有此名字的文件，则将其原有内容全部清除 |
| ios::app |
以输出方式打开文件，写入的数据添加在文件末尾 |
| ios::ate |
打开一个已有的文件，文件指针指向文件末尾 |
| ios: :trunc |
打开一个文件，如果文件已存在，则删除其中全部数据，如文件不存在，则建立新文件。如已指定了 ios::out 方式，而未指定ios: :app，ios::ate，ios: :in，则同时默认此方式 |
| ios:: binary |
以二进制方式打开一个文件，如不指定此方式则默认为ASCII方式 |
| ios::in l ios::out |
以输入和输出方式打开文件，文件可读可写 |
| ios:: out | ios::binary |
以二进制方式打开一个输出文件 |
| ios::in l ios::binary |
以二进制方式打开一个输入文件 |
几点说明：
1) 每一个打开的文件都有一个文件指针，该指针的初始位置由I/O方式指定，每次读写都从文件指针的当前位置开始。每读入一个字节，指针就后移一个字节。当文件指针移到最后，就会遇到文件结束EOF（文件结束符也占一个字节，其值为-1)，此时流对象的成员函数eof的值为非0值(一般设为1)，表示文件结束了。
2) 可以用“位或”运算符“|”对输入输出方式进行组合，如表4中最后3行所示那样。还可以举出下面一些例子：
3) 如果打开操作失败，open函数的返回值为0(假)，如果是用调用构造函数的方式打开文件的，则流对象的值为0。可以据此测试打开是否成功。如
if(outfile.open("f1.bat", ios::app) ==0)
cout <<"open error";
或
if( !outfile.open("f1.bat", ios::app) )
cout <<"open error";
五、关闭磁盘文件
在对已打开的磁盘文件的读写操作完成后，应关闭该文件。关闭文件用成员函数close。如
outfile.close( ); //将输出文件流所关联的磁盘文件关闭
所谓关闭，实际上是解除该磁盘文件与文件流的关联，原来设置的工作方式也失效，这样，就不能再通过文件流对该文件进行输入或输出。
六、文件读写
1 ASCII文件读写
如果文件的每一个字节中均以ASCII代码形式存放数据,即一个字节存放一个字符,这个文件就是ASCII文件(或称字符文件)。程序可以从ASCII文件中读入若干个字符,也可以向它输出一些字符。
对ASCII文件的读写操作可以用以下两种方法：
a) 用流插入运算符“<<”和流提取运算符“>>”输入输出标准类型的数据。“<<”和“ >>”都巳在iostream中被重载为能用于ostream和istream类对象的标准类型的输入输出。由于ifstream和ofstream分别是ostream和istream类的派生类，因此它们从ostream和istream类继承了公用的重载函数，所以在对磁盘文件的操作中，可以通过文件流对象和流插入运算符“<<”及流提取运算符“>>”实现对磁盘 文件的读写，如同用cin、cout和<<、>>对标准设备进行读写一样。
b) 用文件流的put、get、geiline等成员函数进行字符的输入输出，前面已介绍，请查看：用C++流成员函数put输出单个字符、C++ get()函数读入一个字符和C++ getline()函数读入一行字符。
2用二进制方式读写
二进制文件不是以ASCII代码存放数据的，它将内存中数据存储形式不加转换地传送到磁盘文件，因此它又称为内存数据的映像文件。因为文件中的信息不是字符数据，而是字节中的二进制形式的信息，因此它又称为字节文件。
对二进制文件的操作也需要先打开文件，用完后要关闭文件。在打开时要用ios::binary指定为以二进制形式传送和存储。二进制文件除了可以作为输入文件或输出文件外,还可以是既能输入又能输出的文件。这是和ASCII文件不同的地方。
用成员函数read和write读写二进制文件
对二进制文件的读写主要用istream类的成员函数read和write来实现。这两个成员函数的原型为
istream& read(char *buffer,int len);
ostream& write(const char * buffer,int len);
字符指针buffer指向内存中一段存储空间。len是读写的字节数。调用的方式为：
a. write(p1,50);
b. read(p2,30);
上面第一行中的a是输出文件流对象，write函数将字符指针p1所给出的地址开始的50个字节的内容不加转换地写到磁盘文件中。在第二行中，b是输入文件流对象，read 函数从b所关联的磁盘文件中，读入30个字节(或遇EOF结束），存放在字符指针p2所指的一段空间内。
七、与文件指针有关的流成员函数
在磁盘文件中有一个文件指针，用来指明当前应进行读写的位置。在输入时每读入 一个宇节，指针就向后移动一个字节。在输出时每向文件输出一个字节，指针就向后移动 一个字节，随着输出文件中字节不断增加，指针不断后移。对于二进制文件，允许对指针进行控制，使它按用户的意图移动到所需的位置，以便在该位置上进行读写。文件流提供 一些有关文件指针的成员函数。为了查阅方便，将它们归纳为表5，并作必要的说明。
| 表5 文件流与文件指针有关的成员函数 |
|
| 成员函数 |
作 用 |
| gcount() |
返回最后一次输入所读入的字节数 |
| tellg() |
返回输入文件指针的当前位置 |
| seekg(文件中的位置） |
将输入文件中指针移到指定的位置 |
| seekg(位移量, 参照位置） |
以参照位置为基础移动若干字节 |
| tellp() |
返回输出文件指针当前的位置 |
| seekp(文件中的位置） |
将输出文件中指针移到指定的位置 |
| seekp(位移量, 参照位置） |
以参照位置为基础移动若干字节 |
几点说明：
1) 这些函数名的第一个字母或最后一个字母不是g就是p。带 g的是用于输入的函数（g是get的第一个字母，以g作为输入的标识，容易理解和记忆）， 带p的是用于输出的函数（P是put的第一个字母，以P作为输出的标识）。例如有两个 tell 函数，tellg用于输入文件，tellp用于输出文件。同样，seekg用于输入文件，seekp用于输出文件。以上函数见名知意，一看就明白，不必死记。
如果是既可输入又可输出的文件，则任意用seekg或seekp。
2) 函数参数中的“文件中的位置”和“位移量”已被指定为long型整数，以字节为单位。“参照位置”可以是下面三者之一：
ios::beg 文件开头(beg是begin的缩写)，这是默认值。
ios::cur 指针当前的位置(cur是current的缩写)。
ios::end 文件末尾。
它们是在ios类中定义的枚举常量。举例如下：
infile.seekg(100); //输入文件中的指针向前移到字节位置
infile.seekg(-50,ios::cur); //输入文件中的指针从当前位置后移字节
outfile.seekp(-75,ios::end); //输出文件中的指针从文件尾后移字节
