第14章输入与输出流类库

1、第14章 输入与输出流类库C+的I/O流类，是目前最常用的I/O系统。本章介绍C+输入与输出流类库。通过本章的学习，读者可以了解怎样使用C+面向对象的输入/输出流，能够格式化输入和输出，了解I/O流类的层次结构，了解怎样输入/输出用户自定义类型的对象，能够建立用户自定义的流操作符，能够确定输入/输出操作的成功与失败，能够把输出流连到输入流上。14.1 I/O流类的结构（略）14.2 文件流类C+语言把每个文件都看成一个有序的字节流。每个文件或者以文件结束符结束，或者在特定的字节号处结束（该字节号通常记录在由系统维护和管理的数据结构中）。当打开一个文件时，该文件就和某个流关联起来。系统自动生成c

2、in、cout、cerr、clog对象，流使用这些对象所关联的特定文件或输入/输出设备和程序之间建立通信通道。要在C+中进行文件处理，就要包含头文件<iostream.h>和<fstream.h>。<fstream.h>头文件包括流类 ifstream(从文件输入)、ofstream（向文件输出）和fstream（从文件输入/输出）的定义。生成这些流类的对象即可打开文件。这些流类分别从istream、ostream和iostream类派生。其层次结构如图14.2。图14.2 文件流类的继承关系在C+中，要定义一个文件流类对象，必须规定文件名和打开方式。类of

3、stream用于执行文件输出，该类有几个构造函数，其中最有用的是：ofstream:ofstream(char* pFileName, /指向要打开的文件名字符串 int nMode = ios:out, /打开方式 int nProt = filebuf:openprot); /文件保护方式nMode参数是打开方式，它的含义见表14.1 表14.1 文件打开选择项标志含义ios:app将所有输出写入文件尾ios:ate打开文件以便输出，并移到文件末尾（通常用于添加数据），数据可以写入文件中的任何地方ios:in打开文件以便写入（ifstream默认）ios:out打开文件以便输出(ofstr

4、eam默认)ios:trunc删除文件现有内容(是ios:out的默认操作)ios:nocreate如果文件不存在，则文件打开失败ios:noreplace如果文件存在，则文件打开失败nProt是文件保护方式，它的选择项见表14.2。表14.2 文件保护方式选择项标志含义filebuf:openprot兼容共享方式filebuf:sh_none独占，不共享filebuf:sh_read允许读共享file:sh_write允许写共享由于C+把文件看作是无结构的字节流，所以为了在文件中记录特定结构的内容，必须给文件加上记录结构。下面的程序演示了班级学生成绩表，学号作为记录关键字，文件按学号顺序建立

5、和维护。假定用户按学号顺序键入记录，程序将把键入的记录保存并写入文件。程序示例如下。例14.4 文件流操作实例/演示文件流操作#include "stdafx.h"#include<iostream.h>#include<fstream.h>#include<stdlib.h>int main()int regNumber;char name30;float grade;/使用ofstream类的构造函数打开文件ofstream outGradeFile("C:grade.dat",ios:out);/也可以先创建输出

6、流类对象，再用open操作打开文件/ofstream outGradeFile;/outGradeFile.open("C:grade.dat",ios:out);if(!outGradeFile)cerr<<"文件不能被打开!"<<endl;exit(1);/函数原形定义在stdlib.h中cout<<"请输入学号，姓名，和成绩，n"<<"按输入文件结束符结束。n? " while(cin>>regNumber>>name>>gr

7、ade)outGradeFile<<regNumber<<" "<<name <<" "<<grade<<'n'cout<<"? "outGradeFile.close();ifstream inGradeFile("C:grade.dat",ios:in);/也可以先创建输入流类对象，再用open操作打开文件/ifstream inGradeFile;/inGradeFile.open("C:grade.

8、dat",ios:in);cout<<"? "while(inGradeFile>>regNumber>>name>>grade)cout<<regNumber<<" "<<name <<" "<<grade<<'n'cout<<"? "inGradeFile.close();return 0; /ofstream的析构函数将关闭文件程序运行结果如下：请输入学

9、号，姓名，和成绩，按输入文件结束符结束。 ？123 aaa 78 ？234 bbb 89 ？345 ccc 69 ？Z ？123 aaa 78 ？234 bbb 89 ？345 ccc 69上例中，对于文件名要说明其路径，斜杠要双写，因为编译器理解下的斜杠是字符转换符。这和包含头文件时的路径不一样，因为包含头文件是由编译预器处理的。文件打开时，对于使用ofstream类构造对象时，其打开方式默认为ios:out|ios:trunc，即该文件每次打开，如果原先存在，则都会先被清空内容，否则就新建。如果要打开二进制文件，写方式，输出到文件尾，可以如下操作：ofstream bfile(“binfi

10、le”,ios:binary|ios:ate);也可以生成oftream对象而不打开特定文件，而在后面再将文件与对象相连接。可以如下操作：ofstream outFile;outFile.open(“abc.dat”,ios:out);如果需要打开一个输入文件，从文件中读取数据可以如下操作：ifstream myinf(“C:grade.dat”,ios:nocreate);if(myinf.fail()cerr<<”打开文件出错！n”;return;myinf>>regNumber>>name>>grade;对于打开文件是否操作成功，可以使用重

11、载的ios运算符成员函数!操作符确定打开是否成功，如果打开操作的流将failbit或badbit置位，则条件（!outGradeFile）返回非0值（true）；也可以通过判断fail()成员函数来确定打开文件是否出错。如果打开文件同时用于输入和输出，则可以如下操作：fstream myinout(“abc.dat”,ios:in|ios:out);用fstream打开的文件，打开方式不能默认。14.3 串流类（不讲）ostrstream、istrstream、strstream是串流类，在strstrea.h中定义。其中，strstream类是从ostrstream和istrstream类多

12、重继承而来的子类。要定义一个串流类对象，须提供字符数组和数组大小。类istrstream用于串流输入，该类有几个构造函数，其中最有用的是：istrstream:istrstream(const char* pch);istrstream:istrstream(const char* pch,int nLength);第一个参数指出字符串数组，第二个参数说明数组大小。当size为0时，表示把istrstream类对象连接到由pch指向的以空字符结束的字符串。类ostrstream用于执行串流输出，该类也有几个构造函数，其中最有用的是：ostrstream:ostrstream(char* pch

13、,int nLength,int nMode=ios:out);第一个参数指出字符串数组，第二个参数说明数组大小，第三个参数指出打开方式。下面的实例演示了如何使用串流输入输出功能。例14.5 串流输入输出功能实例/演示串流输入输出功能#include<iostream.h>#include<strstrea.h>#include<string.h>char* parseString(char* pch)int number;float balance; /计算需要构造的串流类的长度/strlen返回字符串长度,其定义包含在string.h中int nLeng

14、th=strlen("帐号：") +strlen(" 收支：")+strlen(pch); istrstream inp(pch,0); /ios:in方式，读到null结束 inp>>number>>balance; /从串流中读入一个整数和浮点数char *pBuffer=new charnLength;ostrstream outp(pBuffer,nLength);/ios:out方式，字串长度为计算出的nLength， /刚好满足输出到pBuffer中的长度要求outp<<"帐号："<

15、;<number<<" 收支："<<balance; /写入pBuffer中 /注意该处如果写入超出pBuffer空间长度的字符， /超出部分将不会被写入return pBuffer;int main()char *pch="1001 125.45"char *pBuf=parseString(pch);cout<<pBuf<<endl; delete pBuf;return 0;演示结果如下：帐号：1001 收支：125.45在函数parseString()中，先定义了一个输入串流对象inp,将输入

16、设备pch中的字符输入到了一个整数和一个浮点数中，然后，定义了一个输出串流对象outp,将提示信息和这两个变量输出到outp连接的输出设备（实际为一字符串空间）pbuffer中。注意语句：outp<<"帐号："<<number<<" 收支："<<balance;它同时也将提示信息“帐号：”、“收支：”也写入到了输出设备pbuffer中。14.4 格式控制（浏览）C+提供了大量用于执行格式化输入/输出的流格式控制以及流对象成员函数。比如：设置域宽、设置精度、设置和清除格式化标志、设置域填充符、刷新流、在输出流

17、中插入换行符并刷新该流、在输出流中插入空字符、跳过输入流中的空白字符等等。控制符是在头文件iomanip.h中定义的对象，可以将它们直接插入流中，来控制流输入/输出的格式。使用成员函数控制，则需要在格式化输出之前调用相关格式设置成员函数。14.4.1整数流的基数控制整数通常被解释为十进制（基数为10）整数。可以通过在流中插入控制符而改变流中整数的基数。插入控制符hex可设置成十六进制基数；插入控制符oct可设置成八进制基数、插入控制符dec可恢复十进制基数。同样可以使用成员函数flags来设置整数流的基数。下面的程序演示了这些控制符和成员函数的用法。例14.6 整数流格式控制实例/演示整数流格

18、式控制#include<iostream.h>#include<iomanip.h>int main()int n;cout<<"输入一个十进制整数:"cin>>n;cout<<n<<"的十六进制为: "<<hex<<n<<'n'<<dec<<n<<"的八进制为: "<<oct<<n<<'n'cout.flags(10);co

19、ut<<"恢复十进制为:"<<n<<endl;return 0;演示结果如下：输入一个十进制整数:1515的十六进制为: f15的八进制为: 17恢复十进制为:1514.4.2设置浮点数精度控制浮点流的精度，可以使用控制符setprecision或成员函数precision来格式化小数点后面的位数。语句：cout<<setprecision(4)<<fValue;和语句：cout.precision(4);cout<<fValue;起到了同样的效果，都将浮点型数据fValue按精确到小数点后面4位数输出

20、。14.4.3 设置域宽成员函数ios:width设置当前的域宽（即输入输出的字符数）并返回以前设置的域宽。如果显示数据所需的宽度比设置的域宽小，空位用填充字符填充。如果显示数据所需的宽度比设置的域宽大，显示数据并不会被截断，而是输出所有位，但可能会出现乱码。控制符setw也可以用来设置域宽。它们的用法如下：cout.width(8);cout<<10;上面的语句将在输出10之前输出6个空格（默认填充符）。cout<<setw(8)<<10;这条语句可以起到同样的效果。需要注意的是setw(n)或width(n)在下一个域输出后，域宽回到原先的默认值。set

21、w()的默认域宽为0，意思是按输出对象的表示宽度输出。下面的语句中，20将紧挨着10输出。cout<<setw(8)<<10<<20;14.4.4 设置填充符可以使用成员函数fill或控制符setfill来改变所要填充的字符。cout.fill(*);cout<<setw(8)<<10;输出结果为：*10由于输出域宽为8，所以在10前面填充了6个*。下面的语句将起到同样的效果。cout<<setfill(*)<<set(8)<<10;14.4.5 用户自定义流格式控制符C+提供了非常多的流格式控制符

22、和成员函数来格式化流输入/输出。上面仅介绍了常用的几种控制和成员函数的使用方法。在这里，再简单介绍一种用户自定义流控制符的方法。先看下面的程序示例：例14.7 用户自定义流格式控制符实例/演示用户自定义流格式控制符#include<iostream.h>/警告符，输出时会发出系统警告声音ostream& bell(ostream& output) return output << 'a'/回车符ostream& ret(ostream& output) return output << 'r'/

23、水平制表符，是光标移到下一个制表位ostream& tab(ostream& output) return output << 't'/换行符ostream& endLine(ostream& output) return output<<'n'<<flush;int main()cout<<"测试制表符:"<<endLine<<'a'<<tab<<'b'<<tab<

24、<'c'<<endLine<<"测试回车符和警告符:"<<endLine<<"."cout<<bell;cout<<ret<<"-"<<endLine;return 0;演示结果如下：测试制表符:a b c测试回车符和警告符:-.在上面的例子中，演示了如何建立和使用新的流控制符bell、ret、tab和endLine。需要注意的是，程序用endLine插入输出了换行符，然后输出7个省略号.，输出系统警告声，再插入ret

25、回车，再输出5个破仄号-,结果省略号被破仄号覆盖了前面部分。14.5 流类成员函数的使用在C+中，经常使用cin、cout来做输入/输出。比较常用的I/O流的成员函数有get、getline、put、eof等。Get函数原型有很多个，比较常用的函数原型有：char istream:get();istream& istream:get(char* pch, int nCount,char delim=n”);istream& get( char& rch );不带参数的get函数从指定的输入流中读取一个字符（包括空白字符），并返回该字符，当遇到输入流中的文件结束符时，返回

26、EOF。带一个字符型参数的get成员函数自动读取一个字符（包括空白字符）到字符型参数中。当遇到文件结束符时，返回0，否则返回对istream对象的引用。带三个参数的get成员函数的参数分别是接收字符的字符数组、字符数组的大小和分隔符（默认值为n）。该函数或者在读取比指定的最大字符数少一个字符后结束，或者在遇到分隔符时结束。下面的程序循环读入字符，直到用户键入一个Y字符，或遇到文件结束符（在UNIX与Macintosh上，文件结束符为<ctrl>-d，在PC与VAX上文件结束符为<ctrl>-z ）：例14.8 I/O流成员函数的使用实例/演示I/O流的get、put、e

27、of成员函数的使用#include<iostream.h>#include<ctype.h>int main()char ch;while(!cin.eof()ch=cin.get();ch=toupper(ch);if(ch='Y') cout.put(ch); break; cout<<ch;return 0;上例中使用了toupper函数将键入字符全部转换成大写字母后赋值给ch，使用该函数应包含头文件ctype.h。使用带三个参数的get函数，会比较安全。例如下面这种代码：istream fin(“abc.dat”);char buf8

28、0;fin>>buf;应改成:istream fin(“abc.dat”;char buf80;fin.get(buffer,80);getline成员函数原型为:getline(char* pch, int nCount,char delim=n”);getline函数与带三个参数的get函数类似，它读取一行信息到字符数组中，然后插入一个空字符。所不同的是，getline要去除输入流中的分隔符（即读取字符并删除它），但是不把它存放在字符数组中，而三个参数的get函数不把分隔符放在数组中，却仍然将它保留在输入流中。下面的程序演示了两者之间的区别：例14.9演示get、getline

29、的区别实例/演示get、getline的区别#include<iostream.h>#include<string.h>int main()char str128;char lineStr128;cout<<"使用get函数,请用键盘输入下面这行字符后按回车:"<<"nThis is A Line"<<endl;cin.get(str,sizeof(str),'A');cout<<"First line:"<<str<<en

30、dl;cin.get(str,sizeof(str);cout<<"Second line:"<<str<<endl;cout<<"使用getline函数,请用键盘输入下面这行字符后按回车:"<<"nThis is A Line"<<endl;cin.getline(lineStr,sizeof(lineStr),'A');cout<<"First line:"<<lineStr<<endl;

31、cin.getline(lineStr,sizeof(lineStr);cout<<"Second line:"<<lineStr<<endl;return 0;演示结果如下：使用get函数,请用键盘输入下面这行字符后按回车:This is A LineThis is A LineFirst line:This isSecond line:A Line使用getline函数,请用键盘输入下面这行字符后按回车:This is A LineThis is A LineFirst line:This isSecond line: Line可以看

32、到使用get函数,A被保留在输入流中，成为了第二行的第一个字母，使用getline函数，A被删除掉了。需要注意的是，使用getline时，输出的第一行字符掉到了下一行，原因在于前面第二次使用get输入时，默认分隔符为换行符，所以第一次使用getline时，实际上首先输入的是仍然保留在输入流中的换行符。14.6 数据文件的I/O操作在C+中，对于文件的输入/输出，可以使用流类 ifstream(从文件输入)、ofstream（向文件输出）和fstream（从文件输入/输出。get()和put()只能进行单个字符的读写。Read()和write()则能够实现成组读写。l write函数原型：ist

33、ream& write(const unsigned char * ch_buffer,int number_bytes);功能：缓冲ch_buffer中写number_bytes个字节到输出流文件中。l read函数原型：istream& read(unsigned char * ch_buffer,int number_bytes);功能：从输入流文件中读number_bytes个字节到缓冲ch_buffer中。程序举例：#include<iostream.h>#include<fstream.h>#include<stdlib.h>st

34、ruct stchar num10;char name30;char addr40;int main()static struct st obj;/使用ofstream类的构造函数打开文件ofstream outGradeFile;outGradeFile.open("C:grade2.dat",ios:out);if(!outGradeFile)cerr<<"文件不能被打开!"<<endl;exit(1);/函数原形定义在stdlib.h中cout<<"? " while(cin>>o

35、bj.num>>>>obj.addr)outGradeFile.write(char *)&obj,sizeof(struct st);cout<<"? "outGradeFile.close();ifstream inGradeFile;inGradeFile.open("C:grade2.dat",ios:in);cout<<"? "/inGradeFile.seekg(0,ios:beg);while(!inGradeFile.eof()inGradeFil

36、e.read(char *)&obj,sizeof(struct st);cout<<obj.num<<<<obj.addr<<'n'cout<<"? "inGradeFile.close();return 0; /ofstream的析构函数将关闭文件程序运行结果如下：? 111 aaa vvvvvvvvvvvv? 222 bbb ddddddddddd? 333 ccc mmmmmmmmmmmmmmm? Z? 111aaavvvvvvvvvvvv? 222bbbdddddd

37、ddddd? 333cccmmmmmmmmmmmmmmm? 333cccmmmmmmmmmmmmmmm注意：输出多了一行，为什么？l 文件指针文件指针分： 读指针和写指针。l 读指针：用于读过程中定位文件中的对象。在ifstream，可以用成员函数seekg()来定位读指针。seekg函数：原型：ifstream& seekg(streamoff file_offset, seek_dir org);功能：将读指针定位在从seek_dir org开始且偏移量为file_offset处。streamoff类型在iostream.h中定义；seek_dir org的取值为：ios:beg

38、文件开始处ios:end 文件结束处ios:cur 当前位置l 写指针：用于写过程中定位文件中的对象。在ofstream，可以用成员函数seekp()来定位写指针。seekp函数：原型：ofstream& seekp(streamoff file_offset, seek_dir org);功能：将写指针定位在从seek_dir org开始且偏移量为file_offset处。streamoff类型在iostream.h中定义；seek_dir org的取值为：ios:beg 文件开始处ios:end 文件结束处ios:cur 当前位置程序举例：#include "stdafx

39、.h"#include<iostream.h>#include<fstream.h>#include<stdlib.h>struct stchar num10;char name30;char addr40;int main()static struct st obj;ifstream inGradeFile;inGradeFile.open("C:grade2.dat",ios:in);cout<<"? "inGradeFile.seekg(1*sizeof(struct st),ios:beg);while(!inGradeFile.eof()inGradeFile.read(char *)&obj,sizeof(struct st);cout<<obj.num<<<<obj.addr<<'n'cout<<&qu