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C++IO流类库

news 来源：原创 2025/5/9 9:14:47

一、输入输出流(I/O strea)

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编译系统已经以运算符或函数的形式做好了对标准外设（键盘、屏幕、打印机、文件）的接口，使用时只需按照要求的格式调用即可。

cin>>x; cout<<x; cin.get(ch);

C++语言的I/O系统向用户提供一个统一的接口，使得程序的设计尽量与所访问的具体设备无关，在用户与设备之间提供了一个抽象的界面：输入输出流。

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【重载输入(提取)和输出(插入)运算符】

用标准流进行输入/输出时，系统自动地完成数据类型的转换。对于输入流，要将输入的字符序列形式的数据变换成计算机内部形式的数据（二进制或ASCII）后，再赋给变量，变换后的格式由变量的类型确定。对于输出流，将要输出的数据变换成字符串形式后，送到输出流（文件）中。

示例：===

在C++中允许用户重载运算符“<<”和“>>”，实现对象的输入和输出。重载这二个运算符时，在对象所在的类中，将重载这二个运算符的函数说明该类的友元函数。
重载（提取）运算符的一般格式为：
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返回值类型：类istream的引用，cin中可以连续使用运算符“>>”。

第一个参数：是“>>”的左操作数cin类型，类istream的引用。
第二个参数：是“>>”的右操作数，即欲输入的对象的引用。
示例：

#include <iostream>
using namespace std;class InCount
{
public:InCount(int a = 0, int b = 0){c1 = a;c2 = b;}void show(void){cout << "c1=" << c1 << "\t" << "c2=" << c2 << endl;}friend istream& operator>>(istream&, InCount&);friend ostream& operator<<(ostream&, InCount&);private:int c1, c2;
};istream& operator>>(istream& is, InCount& cc)
{is >> cc.c1 >> cc.c2;return is;
}ostream& operator<<(ostream& os, InCount& cc)
{os << "c1=" << cc.c1 << "\t" << "c2=" << cc.c2 << endl;return os;
}int main()
{InCount obj1, obj2;cout << obj1 << obj2 << endl; // 调用输出函数cin >> obj1;cin >> obj2;cout << obj1 << obj2;return 0;
}

二、文件流

C++在头文件fstream.h中定义了C++的文件流类体系 ,当程序中使用文件时，要包含头文件fstream.h。
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当使用文件时，在程序头有：#include<fstream.h>。其中定义了各种文件操作运算符及函数。

程序对文本文件的操作与对键盘、显示器的操作比较：
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在涉及文本文件的操作时，将输入文件看成键盘，将输出文件看成显示器，格式不变。只需在程序中增加打开与关闭文件的语句。

【文件的操作】

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C++标准库专门提供了3个类用于实现文件操作，它们统称为文件流类，这3个类分别为：

ifstream：专用于从文件中读取数据；
ofstream：专用于向文件中写入数据；
fstream：既可用于从文件中读取数据，又可用于向文件中写入数据。

【fstream类常用成员方法】

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示例：

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;int main()
{const char* str = "http://www.163.com";// 我们要创建一个fstream类的对象fstream fs;// 将demo.txt文件和fs文件流建立关联fs.open("demo.txt", ios::out);fs.write(str, 100);fs.close();return 0;
}

打开文件可以通过以下两种方式进行：

调用流对象的 open 成员函数打开文件。
定义文件流对象时，通过构造函数打开文件。

【使用 open 函数打开文件】

先看第一种文件打开方式。以 ifstream 类为例，该类有一个 open 成员函数，其他两个文件流类也有同样的 open 成员函数：

void open(const char* szFileName, int mode)

第一个参数是指向文件名的指针，第二个参数是文件的打开模式标记。

【文件打开模式标记】

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ios::binary 可以和其他模式标记组合使用，例如：

ios::in | ios::binary表示用二进制模式，以读取的方式打开文件；
ios::out |ios::binary表示用二进制模式，以写入的方式打开文件。

在流对象上执行 open 成员函数，给出文件名和打开模式，就可以打开文件。判断文件打开是否成功，可以看“对象名”这个表达式的值是否为 true，如果为 true，则表示文件打开成功。

示例：

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;int main()
{//ifstream inFile;//inFile.open(".\\demo.txt", ios::in);//if (inFile) // 条件成立，则说明文件打开成功//{//    cout << "\ndemo.txt文件打开成功." << endl;//    inFile.close();//}//else//{//    cout << "\ndemo.txt文件打开失败." << endl;//    return 1;//}//ofstream outFile;//outFile.open(".\\outdemo.txt", ios::out);//if (outFile) // 条件成立，则说明文件打开成功//{//    cout << "\noutdemo.txt文件打开成功." << endl;//    outFile.close();//}//else//{//    cout << "\noutdemo.txt文件打开失败." << endl;//}fstream ioFile;ioFile.open(".\\iodemo.txt", ios::in | ios::out | ios::trunc);if (ioFile){cout << "\niodemo.txt文件打开成功." << endl;ioFile.close();}else{cout << "\niodemo.txt文件打开失败." << endl;}return 0;
}

调用open()方法打开文件，是文件流对象和文件之间建立关联的过程。那么，调用 close()方法关闭已打开的文件，就可以理解为是切断文件流对象和文件之间的关联。
注意，close()方法的功能仅是切断文件流与文件之间的关联，该文件流并会被销毁，其后续还可用于关联其它的文件。

close()方法的用法很简单，其语法格式如下：

void close();

可以看到，该方法既不需要传递任何参数，也没有返回值。

1、【C++ ostream::write()方法写文件】

ofstream 和 fstream 的 write()成员方法实际上继承自 ostream 类，其功能是将内存中 buffer 指向的 count 个字节的内容写入文件，基本格式如下：
ostream & write(char* buffer, int count);

其中，buffer 用于指定要写入文件的二进制数据的起始位置；count 用于指定写入字节的个数。也就是说，该方法可以被 ostream 类的 cout 对象调用，常用于向屏幕上输出字符串。同时，它还可以被 ofstream 或者 fstream 对象调用，用于将指定个数的二进制数据写入文件。

同时，该方法会返回一个作用于该函数的引用形式的对象。举个例子，obj.write() 方法的返回值就是对 obj 对象的引用。
示例：

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;class student
{
public:int no;char name[10];int age;
};int main()
{student stu;ofstream outFile("student.dat", ios::out | ios::binary);if (!outFile){cout << "\n打开文件student.txt失败." << endl;outFile.close();}else{cout << "\n打开文件student.txt成功." << endl;}while (cin >> stu.no >> stu.name >> stu.age)outFile.write((char*)&stu, sizeof(stu));outFile.close();return 0;
}

2、【C++ istream::read()方法读文件】

ifstream 和 fstream 的 read()方法实际上继承自 istream 类，其功能正好和 write() 方法相反，即从文件中读取 count个字节的数据。该方法的语法格式如下： istream & read(char* buffer, int count);

其中，buffer 用于指定读取字节的起始位置，count 指定读取字节的个数。同样，该方法也会返回一个调用该方法的对象的引用。
示例：

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;class student
{
public:int no;char name[10];int age;
};int main()
{student stu;ifstream inFile("student.dat", ios::in | ios::binary); // 二进制读方式打开此文件 if (!inFile){cout << "\n打开失败." << endl;return 0;}elsecout << "\nstudent.dat文件打开成功." << endl;while (inFile.read((char*)&stu, sizeof(stu))){cout << stu.no << "," << stu.name << "," << stu.age << endl;}inFile.close();return 0;
}

3、【C++ ostream::put()成员方法】

掌握了如何通过执行 cout.put() 方法向屏幕输出单个字符。fstream 和 ofstream 类继承自 ostream 类，因此 fstream 和 ofstream 类对象都可以调用 put() 方法。

当 fstream 和 ofstream 文件流对象调用put() 方法时，该方法的功能就变成了向指定文件中写入单个字符。put() 方法的语法格式如下： ostream& put (char c);

其中，c 用于指定要写入文件的字符。该方法会返回一个调用该方法的对象的引用形式。
示例：
// 009.cpp : 此文件包含 “main” 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;int main()
{char ch;ofstream outFile("outdemo.txt", ios::out | ios::binary);if (!outFile){cout << "\noutdemo.txt文件打开失败." << endl;return 0;}elsecout << "\noutdemo.txt文件打开成功." << endl;while (cin >> ch){outFile.put(ch);}outFile.close();return 0;
}

4、【C++ istream::get()成员方法】

与put() 成员方法的功能相对的是 get() 方法，其定义在 istream 类中，借助 cin.get() 可以读取用户输入的字符。在此基础上，fstream 和 ifstream 类继承自 istream 类，因此 fstream 和 ifstream 类的对象也能调用 get() 方法。

当 fstream 和 ifstream 文件流对象调用 get() 方法时，其功能就变成了从指定文件中读取单个字符（还可以读取指定长度的字符串）。这里仅介绍最常用的 2 种：

int get();
istream& get (char& c);

其中，第一种语法格式的返回值就是读取到的字符，只不过返回的是它的 ASCII 码，如果碰到输入的末尾，则返回值为 EOF。第二种语法格式需要传递一个字符变量，get() 方法会自行将读取到的字符赋值给这个变量。
示例：

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;int main()
{char ch;ifstream inFile("outdemo.txt", ios::out | ios::binary);if (!inFile){cout << "\noutdemo.txt文件打开失败." << endl;return 0;}elsecout << "\noutdemo.txt文件打开成功." << endl;while ((ch=inFile.get())&& ch!=EOF){cout << ch;}inFile.close();return 0;
}

5、【文件指针】

当一打开文件，文件指针位于文件头，并随着读写字节数的多少顺序移动。可以利用成员函数随机移动文件指针。

【随机读取二进制文件】

infile.seekg(int);//将文件指针移动到由参数指定的字节处
infile.seekg(100);//将文件指针移动到距离文件头100个字节处
infile.seekg(100, ios::beg);//移动到距文件头100个字节
infile.seekg(-100, ios::cur);//移动到距当前位置前100个字节
infile.seekg(-500, ios::end);//移动到距文件尾前500个字节