c++prime筆記八、 IO

8.1 IO類

IO庫型別和頭檔案

為了支持使用寬字符的語言，標準庫定義了一組型別和物件來操作wchar_t型別的資料，寬字符版本的型別和函式的名字以W開始，
如wcin,wcout,wcerr

IO型別間的關系

概念上設備型別和字符大小都不會影響IO操作，
標準庫通過繼承機制來忽略差異，
繼承機制使我們可以宣告一個特定的類繼承自另一個類，通常將一個派生類（繼承類）物件當作其基類（所繼承的類）物件來使用，
ifstream和istringstream都繼承istream，

IO物件無拷貝或賦值

不能將形參或回傳型別設定為流型別，
進行IO操作的函式通常以參考方式傳遞和回傳流，
讀寫IO物件會改變其狀態，因此參考不能是const，

條件狀態

見表8.2

int ival;
cin >> ival;

如果輸入錯誤，cin會進入錯誤狀態，其后續的IO都會失敗，
因此通常使用回圈檢查>>運算式回傳的流的狀態

while(cin >> word)
    //ok:讀操作成功

查詢流狀態

將流作為條件，只能知道是否有效，無法知道為什么失敗，
IO庫定義了iostate型別，提供了表達流狀態的功能，
定義了4個iostate型別的constexpr值，表示特定的位模式，
這些值用來表示特定的IO條件，可以和位運算子一起使用一次性檢測或設定多個標志位，

badbit：表示系統級錯誤，如不可恢復的讀寫錯誤，一旦被置為，流無法使用，
failbit：表示可恢復的錯誤，
eofbit:到達檔案未和failbit一起置位，
goodbit:為0時表示未發生錯誤，  
如果badbit、failbit、eofbit任一個被置位，則檢測流狀態的條件就會失敗，

還定義了一組函式來查詢標志位的狀態

good:所有錯誤都沒置位的情況下回傳true  
bad、fail、eof：在對于錯誤位置回傳true  
badbit被置為時，fail也回傳true  

使用good或fail時確定流總體狀態的方法，
將流當作條件使用的代碼等價于!fail()

管理條件狀態

流物件的rdstate成員回傳一個iostate值，對應流的當前狀態，
setstate將給的條件位置位，表示發生了對應錯誤，
clear有兩個版本（1、不接受引數 2、接受iostate引數）
clear不接受引數的版本復位所有的錯誤標志位，
執行clear()，good會回傳true

    auto old_state = cin.rdstate();
    cin.clear();
    process_input(cin);     //使用cin
    cin.setstate(old_state);    //將cin置為原有狀態

帶引數的claer接受一個iostate值，表示流的新狀態，

//復位failbit和badbit,其他保持不變
cin.clear(cin.rdstate() & ~cin.failbit & ~cin.badbit);

管理輸出緩沖

每個輸出流都管理一個緩沖區，保存程式讀寫的資料，
有了緩沖機制，作業系統可以將程式的多個輸出操作組合成單一的系統級寫操作，提升性能，
緩沖重繪的原因有：
1、程式正常結束
2、緩沖區滿
3、使用endl來重繪
4、使用unitbuf設定流的內部狀態，清慷訓沖區，默認情況下，對cerr時設定unitbuf的，因此寫到cerr的內容立即重繪
5、一個輸出流被關聯到另一個流，當讀寫被關聯的流時，關聯到的流緩沖區會被重繪，

重繪輸出緩沖區

使用flush endl ends

cout << "hi!" << endl;      //輸出一個換行，重繪緩沖區
cout << "hi!" << flush;     //直接重繪，不加任何字符
cout << "hi!" << ends;      //輸出一個空字符，然后重繪

unitbuf操縱符

如果想每次操作后都重繪，使用unitbuf操縱符，告訴流在接下去每次操作后都進行flush，nounitbuf則重置，使流回復到正常的緩沖區重繪機制，

cout << unitbuf;        //所有輸出操作后都立即重繪
//任何輸出都不緩沖
cout << nounitbuf;      //恢復

關聯輸入和輸出流

當一個輸入流被關聯到一個輸出流時，任何試圖從輸入流讀取資料的操作都會先重繪關聯的輸出流，標準庫將cout和cin關聯在一起，

cin >> ival;    //cout的緩沖區被重繪

互動式系統應該關聯輸入流和輸出流，意味著所有的輸出都會在讀操作前被列印出來，

tie有兩個多載版本，一個無引數，回傳指向輸出流的指標，如果本物件關聯到前一個輸出流，則回傳的是指向這個流的指標；如果物件未關聯流，則回傳空指標，
第二個版本接受一個指向ostream的指標，將自己關聯到ostream，即x.tie(&o)將流x關聯到輸出流o，

cin.tie(&cout);         //將cin和cout關聯
//old_tie指向當前
ostream *old_tie = cin.tie(nullptr);    //cin不在與其他流關聯
cin.tie(&cerr);     //cin與cerr關聯，
cin.tie(old_tie);   //重建cin和cout之間的關聯

8.2 檔案輸入輸出

頭fstream定義了ifstream來讀取，ofstream來寫入，fstream來讀寫檔案，
可以用<< >>來讀寫，還可以用getline從一個ifstream讀取資料，
fstream還有一些特有的操作見表8.3

fstream fstrm;      //創建一個
fstream fstrm(s);   //創建并指向
fstream fstrm(s, mode); //指定一個模式打開
fstrm.open(s);
fstrm.close();
fstrm.is_open();        //回傳一個布林值

使用檔案流物件

創建檔案流物件時，可以提供檔案名（open自動呼叫）：

ifstream in(ifile); //關聯檔案并打開
ofstrem out;        //未關聯檔案

用fstream代替iostream&

猶豫繼承機制，在接受iostream型別參考（指標）引數的函式，可以用fstream（sstream）來呼叫，

ifstream input(argv[1]);
Sakes_data total;
read(input, total);
//read函式宣告
std::istream &read(std::istream&, Sales_data&);
//可以用cin
read(cin, total);

read函式形參是istream&,但可以傳遞fstream物件，

成員函式open和close

如果定義了一個空檔案,使用open關聯

ifstream in(ifile);
ofstream out;
out.open(ifile + ".copy");

如果open失敗，failbit會置位，
通常open后檢查一下

if(out) 

檔案關閉后，可以打開新檔案

in.close();
in.open(ifile + "2");

自動構造和析構

如果ifstream用在回圈中，作為區域變數，每次回圈都要創建和銷毀，close會自動呼叫，

檔案模式

in      //讀
out     //寫
app     //每次寫都定位到檔案末尾
ate     //打開檔案后立即定位到末尾
trunc   //截斷檔案
binary  //二進制方式進行IO

有一些限制

1、ofstream和fstream才能用out
2、ifstream或fstream才能用in
3、只有當out設定時，才能有trunc
4、只要trunc沒設定，就能設定app模式，在app模式即使沒有顯式out，檔案也總以輸出方式打開
5、默認情況下，沒有指定trunc，以out模式打開也會被截斷，為了保留out模式打開的內容，必須用app，從末尾追加
6、ate和binary可以用于任意型別的檔案流物件，且和其他模式組合使用

以out模式打開會丟棄已有資料

默認情況下打開ofstream時，檔案內容會清空，
如果不清空就要用app模式

//以及幾種模式都會隱含截斷檔案
ofstream out("file");
ofstream out("file", ofstream::out);
ofstream out("file", ofstream::out | ofstream::trunc);
//保留內容
ofstream out("file", ofstream::app);
ofstream out("file", ofstream::out | ofstream::app);

每次呼叫open時都會確定檔案模式

ofstream out;
out.open("scratchpad"); //隱含截斷

8.3 string流

sstream頭檔案定義了string流，
特有操作:

sstream strm;
sstream strm(s);    //保存string s的拷貝
strm.str();         //回傳strm保存的string拷貝
strm.str(s);        //將string s拷貝到strm中，回傳void

使用istringstream

需要對整行文本處理時，通常用istringstream，
假設有電話資料

morgan 0123456 5498456
drew 9535873
lee 60955481 25484535 154987

//定義保存的結果
struct PersonInfo{
    string name;
    vector<string> phones;
}

//保存
string line, word;
vector<PersonInfo> people;
while (getline(cin, line))
{
    PersonInfo info;
    istringstream record(line);     //讀取當前行
    record >> info.name;        //讀取名字
    while (record >> word)      //讀取電話號碼
        info.phones.push_back(word);
    people.push_back(info);
}

使用ostringstream

對于上一個例子，想要逐個驗證號碼，然后輸出到一個新檔案中，可以先把輸出寫入到ostringstream

for (const auto &entry : people)
{
    ostringstream formatted, badNums;
    for (const auto &nums : entry.phones)
    {
        if(!valid(nums))
        {
            badNums << " " << nums;     //將數的字串存入badNums
        }
        else
        {
            formatted << " " << format(nums);   //將格式化的字串寫入formatted
        }
    }
    if (badNums.str().empty())       //如果沒有錯誤
    {
        os << entry.name << " " << formatted.str() << endl;
    }
    else 
    {
        cerr << "input error:" << entry.name 
        << "invalid number(s)" << badNums.str() << endl;
    }
}

標籤：C++

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