《C++ Primer》笔记第8章 IO库 / 四六文摘

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。
标准库使我们能忽略这些不同类型的流之间的差异，这是通过继承机制实现的。
由于不能拷贝IO对象，因此我们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
IO库条件状态

状态	解释
strm::iostate	strm是一种IO类型，iostate是一种机器相关的类型，提供了表达条件状态的完整功能。IO库定义了4个iostate类型的constexpr值，表示特定的位模式。
strm::badbit	二进制值为100，用来指出流已崩溃
strm::failbit	二进制值为010，用来指出一个IO操作失败了
strm::eofbit	二进制值为001，用来指出流已到达了文件结束
strm::goodbit	用来指出流未处于错误状态。此值保证为零
s.eof()	若流s的eofbit置位（置1），则返回true
s.fail()	若流s的failbit或badbit置位，则返回true
s.bad()	若流s的badbit置位，则返回true
s.good()	若流s处于有效状态，则返回true
s.clear()	将流s中所有条件状态位复位（置0），将流的状态设置为有效。返回void
s.clear(flags)	根据给定的flags标志位，将流s中对应条件状态位置位。flags的类型为strm::iostate。返回void
s.setstate(flags)	根据给定的flags标志位，将流s中对应条件状态位置位。flags的类型为strm::iostate。返回void
s.rdstate()	返回流s的当前条件状态，返回值类型为strm::iostate

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

istream& func(istream& is)
{
int v;
while (is >> v, !is.eof()) // 直到遇到文件结束符才停止读取
{

if (is.bad())
{
cerr << "Bad Error!\n";
break;
}
else if (is.fail())
{
cerr << "Wrong Data! Please try again!\n";
is.clear();
is.ignore(1024, '\n');
continue;
}
cout << v << endl;
}
is.clear();
return is;
}

int main()
{
func(cin);
return 0;
}

badbit表示系统级错误，如不可恢复的读写错误。通常情况下，一旦badbit被置位，流就无法再使用了。在发生可恢复错误后，failbit被置位，如期望读取数值却读出一个字符等错误。这种问题通常是可以修正的，流还可以继续使用。如果到达文件结束位置，eofbit和failbit都会被置位。goodbit的值为0，表示流未发生错误。如果badbit、failbit和eofbit任一个被置位，则检测流状态的条件会失败。
在badbit被置位时，fail也会返回true。这意味着，使用good或fail是确定流的总体状态的正确方法。实际上，我们将流当作条件使用的代码就等价于!fail()。而eof和bad操作只能表示特定的错误。

下面的代码将failbit和badbit复位，但保持eofbit不变：

  // 复位failbit和badbit，保持其他标志位不变
  cin.clear(cin.rdstate() & ~cin.failbit & ~cin.badbit);

  /*
  * clear和setstate的区别：
  * clear用实参值强制覆盖当前流的条件状态（不论是0还是1）
  * setstate将实参值（置1的位）叠加到当前流的条件状态
  */

导致缓冲刷新的原因：
- 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。
- 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。
- 我们可以使用操纵符endl来显式刷新缓冲区
- 在每个输出操作之后，我们可以用操纵符unitbuf设置流的内部状态，来清空缓冲区。默认情况下，对cerr是设置unitbuf的，因此写到cerr的内容都是立即刷新的。
- 一个输出流可能被关联到另一个流。在这种情况下，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。
操纵符endl完成换行并刷新缓冲区的工作。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（'\0'），然后刷新缓冲区。
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次写操作之后都进行一次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
  // 任何输出都立即刷新，无缓冲
  cout << nounitbuf; // 回到正常的缓冲方式
```
如果程序异常终止，输出缓冲区是不会被刷新的。当一个程序崩溃后，它所输出的数据很可能停留在输出缓冲区中等待打印。
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。
交互式系统通常应该关联输入流和输出流。这意味着所有输出，包括用户提示信息，都会在读操作之前被打印出来。
tie有两个重载的版本：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。tie的第二个版本接受一个指向ostream的指针，将自己关连到此ostream，并返回上一个绑定的输出流指针。

我们既可以将一个istream对象关联到另一个ostream，也可以将一个ostream关联到另一个ostream。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

  cin.tie(&cout); // 仅仅是用来展示：标准库将cin和cout关联在一起
  // old_tie指向当前关联到cin的流（如果有的话）
  ostream *old_tie = cin.tie(nullptr); // cin不再与其他流关联
  // 将cin与cerr关联；这不是一个好主意，因为cin应该关联到cout
  cin.tie(&cerr); // 读取cin会刷新cerr而不是cout
  cin.tie(old_tie); // 重建cin和cout间的正常关联

fstream特有的操作

操作	解释
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
fstream fstrm(s);	创建一个fstream，并打开名为s的文件。s可以是string类型，或者是一个指向C风格字符串的指针。这些构造函数都是explicit的。默认的文件模式mode依赖于fstream的类型。
fstream fstrm(s, mode);	与前一个构造函数类似，但按指定mode打开文件
fstrm.open(s)	打开名为s的文件，并将文件与fstrm绑定。s可以是一个string或一个指向C风格字符串的指针。默认的文件mode依赖于fstream的类型。返回void
fstrm.close()	关闭与fstrm绑定的文件。返回void
fstrm.is_open()	返回一个bool值，指出与fstrm关联的文件是否成功打开且尚未关闭

在要求使用基类型对象的地方，我们可以用继承类型的对象来替代。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。
如果调用open失败，failbit会被置位。因为调用open可能失败，进行open是否成功的检测通常是一个好习惯。
```
  if (out) // 检查open是否成功
           // open成功，我们可以使用文件了
```
一旦一个文件流已经打开，它就保持与对应文件的关联。为了将文件流关联到另外一个文件，必须首先关闭已经关联的文件。一旦文件成功关闭，我们可以打开新的文件。
```
  in.close() // 关闭文件
  in.open(ifile + "2"); // 打开另一个文件
```
当一个fstream对象被销毁时，close会自动被调用。
每个流都有一个关联的文件模式，用来指出如何使用文件。

模式	解释
in	以读方式打开
out	以写方式打开
app	每次写操作前均定位到文件末尾
ate	打开文件后立即定位到文件末尾
trunc	截断文件
binary	以二进制方式进行IO

指定文件模式有如下限制：
- 只可以对ofstream或fstream对象设定out模式
- 只可以对ifstream或fstream对象设定in模式
- 只有当out也被设定时才可设定trunc模式
- 只要trunc没被设定，就可以设定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
- 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，我们必须同时指定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。
- ate和binary模式可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。
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
在每次打开文件时，都要设置文件模式，可能是显式地设置，也可能是隐式地设置。当程序未指定模式时，就使用默认值。
stringstream特有的操作

操作	解释
sstream strm;	strm是一个未绑定地stringstream对象。sstream是头文件sstream中定义的一个类型
sstream strm(s);	strm是一个sstream对象，保存string s的一个拷贝。此构造函数是explicit的
strm.str()	返回strm所保存的string的拷贝
strm.str(s)	将string s拷贝到strm中。返回void

#include<iostream>
#include<sstream>
#include<string>
#include<vector>

using namespace std;

struct PersonInfo
{
string name;
vector<string> phones;
};
int main()
{
string line, word; // 分别保存来自输入的一行和单词
vector<PersonInfo> people; // 保存来自输入的所有记录
istringstream record;

while (getline(cin, line))
{
PersonInfo info; // 创建一个保存此记录数据的对象
record.clear(); // 重复使用字符串流时，每次都要调用clear
record.str(line); // 将记录绑定到刚读入的行
record >> info.name; // 读取名字
while (record >> word) // 读取电话号码
info.phones.push_back(word); // 保持它们
people.push_back(info); // 将此记录追加到people末尾
}

return 0;
}

《C++ Primer》笔记 第8章 IO库

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