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如何使用 <fstream> 类进行文件的 I/O 处理

作者：Danny Kalev
编译：MTT 工作室

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原文出处：How to Use <fstream> Classes for File I/O

摘要：传统的文件 I/O 库如 Unix 的 <io.h> 和 <stdio.h> ，由于其程序接口的原因，在很大程度上强制程序员进行某些处理，缺乏类型安全和国际化支持。C++ 的 <fstream> 库则在文件的 I/O 方面提供了一个增强的、面向对象的、具有国际化意识的库。本文将介绍如何使用这个库进行文件的 I/O 处理并利用它来编写易于跨平台的代码。

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　　大多数 C++ 程序员都熟悉不止一个文件 I/O 库。首先是传统的 Unix 风格的库，它由一些低级函数如 read() 和 open()组成。其次是 ANSI C 的 <stdio.h> 库，它包含 fopen() 和 fread()等函数。其它的还有一些具备所有权的库或框架，比如 MFC，它有很多自己的文件处理类。
　　这些库一般都很难跨平台使用。更糟的是，上述提到的 C 库由于其程序接口的原因，在很大程度上强制程序员进行某些处理，而且缺乏类型安全支持。
　　标准 C++ 提供提供了一个增强的、面向对象的、具有国际化意识的  <fstream> 库。这个库包含一系列派生于标准 ios_base 和 ios 类的类模板。因此， <fstream> 提供了高级的自动控制机制和健壮性。本文下面将示范如何使用  <fstream> 类实现文件的输入/输出处理：

第一步：创建文件流
　　输入文件流（ifstream）支持重载的 >> 操作符，同样，输出文件流（ofstream）支持重载的 << 操作符。结合了输入和输出的文件流被称为 fstream。下面的程序创建了一个 ifstream 对象：dict，并将该对象中的每一个单字显示到屏幕上：

#include <iostream>
#include <string>
#include <fstream>
#include <cstdlib>
using namespace std;
int main()
{
	string s;
	cout<<"enter dictionary file: ";
	cin>>s;
	ifstream dict (s.c_str()); 
	if (!dictionary) // were there any errors on opening? 
		exit(-1);
	while (dictionary >> s) cout << s <<''\n'';
}      

　　我们必须调用 string::c_str() 成员函数，因为 fstream 对象只接受常量字符串作为文件名。当你将文件名作为参数传递时，构造函数试图打开指定的文件。接着，我们用重载的 ！操作符来检查文件的状态。如果出错，该操作符估值为 true。最后一行是个循环，每次反复都从文件读取一个单字，将它拷贝到 s，然后显示出来。注意我们不必显式地检查 EOF，因为重载操作符 >> 会自动处理。此外，我们不用显式地关闭此文件，因为析构函数会为我们做这件事情。
　　过时和荒废的 <fstream.h> 库支持 ios::nocreate 和 ios::noreplace 标志。但新的 <fstream> 库已经取代了 <fstream.h> 并不再支持这两个标志。
 
文件的打开模式
　　如果你不显式指定打开模式，fstream 类将使用默认值。例如，ifstream 默认以读方式打开某个文件并将文件指针置为文件的开始处。为了向某个文件写入数据，你需要创建一个 ofstream 对象。<fstream> 定义了下列打开模式和文件属性：

ios::app // 从后面添加
ios::ate // 打开并找到文件尾
ios::binary // 二进制模式 I/O (与文本模式相对)
ios::in // 只读打开
ios::out // 写打开
ios::trunc // 将文件截为 0 长度

你可以用位域操作符 OR 组合这些标志：

ofstream logfile("login.dat", ios::binary | ios::app);

fstream 类型对象同时支持读和写操作：

fstream logfile("database.dat", ios::in | ios::out);

第二步：设置文件的位置
　　文件具备一个逻辑指针，它指向该文件中的某个偏移位置。你可以通过调用seekp()成员函数，以字节为单位将这个指针定位到文件的任意位置。为了获 取从文件开始处到当前偏移的字节数，调用seekp()即可。在下面的例子中，程序将文件位置前移10个字节，然后调用 tellp()报告新位置：

ofstream fout("parts.txt");
fout.seekp(10); // 从0偏移开始前进 10 个字节
cout<<"new position: "<<fout.tellp(); // 显示 10

你可以用下面的常量重新定位文ian指针：

ios::beg // 文件开始位置
ios::cur // 当前位置，例如: ios::cur+5
ios::end // 文件尾

第三步：读写数据
　　fstream 类为所有内建数据类型以及 std::string 和 std::complex 类型重载 << 和 >> 操作符。下面的例子示范了这些操作符的使用方法：

fstream logfile("log.dat"); 
logfile<<time(0)<<"danny"<<''\n''; // 写一条新记录
logfile.seekp(ios::beg); // 位置重置
logfile>>login>>user; // 读取以前写入的值

作者简介
　　Danny Kalev 是一名通过认证的系统分析师和软件工程师，专攻 C++ 和形式语言理论。1997 年到 2000 年期间，他是 C++ 标准委员会成员。最近他以优异成绩完成了他在普通语言学研究方面的硕士论文。 业余时间他喜欢听古典音乐，阅读维多利亚时期的文学作品，研究 Hittite、Basque 和 Irish Gaelic 这样的自然语言。其它兴趣包括考古和地理。Danny 时常到一些 C++ 论坛并定期为不同的 C++ 网站和杂志撰写文章。他还在教育机构讲授程序设计语言和应用语言课程。