??在c++中引入了stream堤瘤，一開始接觸這個的時候感覺無法正確的理解stream的用法，在寫項目的時候要用到讀寫文件，慢慢理解了stream的一些基本的用法。

• overview

首先我們來看一下fstream的基本信息:

• ifstream
• fstream
• ofstream
• filebuf

其中前三個類中ifstream和ofstream的意思從字面上很好理解：

• ifstream將文件作為輸入的源
• ofstream將文件作為輸出destination
• fstream在定義文件流對象是可以自己設置為in或者out

定義了文件流對象后，每個文件流對象維護自己的filebuf,filebuf是與文件關聯(lián)的緩沖區(qū)柱搜，filebuf對象在其內(nèi)部是通過操作一個中間的輸入/輸出緩沖區(qū)迟郎，該文件內(nèi)容的改變會與其同步(在對文件操作完后顯示的調(diào)用sync或者文件關閉之后)

• 不同I/O類型的關系

• 從概念上來說，不同的設備和不同的char(char聪蘸、wchar)的size對I/O操作沒有影響宪肖。例如：

我們可以用cin從控制臺、文件健爬、string中獲取輸入控乾；
????同理也可以用cout向不同控制臺、文件娜遵、string中輸出

c++抹平了這些是通過繼承實現(xiàn)的蜕衡，ifstream和istringstream是從istream中繼承來的，那么繼承保證我們在使用ifstream和istringstream時好像在使用istream(cin)一樣魔熏。

• I/O類不允許拷貝和賦值(將拷貝構造和賦值構造聲明為私有方法并不予以實現(xiàn))

• fstream

我們來看一個簡單的示例程序：

    #include <iostream>
    #include <fstream>
    int main(int argc, char **argv)
    {
        std::ofstream my_file;
        my_file.open("example.txt");
        my_file << "Contents from ofstream.\n"
        my_file.close()
        return 0;
    } 

以上的代碼會往example.txt文件（若當前路徑下存在則直接寫入，不存在則會創(chuàng)建對應的文件）中寫入我們要寫的內(nèi)容鸽扁，和cout向屏幕輸出一樣蒜绽，只是這里屏幕變成了文件而已。
從以上的代碼入手桶现，我們來一步一步看看文件流的用法躲雅。

• 打開文件

開文件就是我們需要將文件與文件對象關聯(lián)，一個打開的文件在程序中的呈現(xiàn)方式是以文件流對象存在的骡和，對流對象的任何操作都會應用到物理文件上相赁，打開一個文件的動作是:
open(filename, mode)

其中filename是文件名，類型是字符串慰于，mode是一個可選的參數(shù)钮科，可以從以下組合中選擇：

fstream mode

以上的每個可選參數(shù)可以通過位操作的|來組合，例如我們想將文件以二進制的形式打開婆赠，并向其尾巴部添加內(nèi)容:
????std::ofstream my_file("example.txt", ios::out | ios::app | ios::binary);

每一個fstream都有自己的默認模式：

default mode

通過以上的表格绵脯，ifstream和ofstream即使在定義的時候，其mode參數(shù)默認為in或者out，對于fstream蛆挫，默認的mode被應用只在fstream的mode參數(shù)沒有傳入任何值的時候才會組合ios::in和ios::out,但是只要mode中有一個參數(shù)被選擇赃承，那么默認的參數(shù)就會被重寫，不考慮先前的組合的mode

'fstream'分別定義了三個構造函數(shù)會自動的調(diào)用open（）函數(shù)悴侵，我們可以這樣來定義一個fstream對象:

    std::fstream my_file("example.txt", ios::out | ios::app | ios::binary);

但是打開文件可能會出現(xiàn)打不開的異常情況瞧剖，標準庫提供了一個函數(shù)is_open()去檢測文件是否打開成功:

    if(my_file.is_open()){
        /*open is successful, proceed with output*/
    }

• 關閉文件

就像我們開水龍頭必然要關水龍頭一樣，我們打開文件必須要關閉文件可免，文件一直打開會消耗系統(tǒng)資源抓于。在我們完成了對我文件的輸入或輸出操作后關閉文件后,對應的文件資源變得可用。
??my_file.close();
以上的close()調(diào)用將會刷新與之相關的緩沖區(qū)并將文件關閉巴元。在關閉之后其原先的文件流對象可以綁定其他文件了毡咏，并且該文件可以被其他進程打開。值得注意的是逮刨，在實際的編寫代碼的過程中我們經(jīng)常會忘記調(diào)用close()呕缭，但是在文件流對象被析構的時候與之關聯(lián)的文件也會被關閉，但是我認為自己主動去關閉文件是個好習慣修己，最好不要把這個任務交給編譯器恢总。

• 文本文件

在打開文件的的模式中不加入ios::binary的打開方式是以文本的方式去打開文件，在這里存在一個問題是睬愤，對于格式化輸出（\n片仿、\t等轉(zhuǎn)移字符）的文本，會有一個轉(zhuǎn)換的過程尤辱，這里的行為就像cout向屏幕輸出一樣砂豌。

    #include <iostream>
    #include <fstream>
    int main(int argc, char **argv)
    {
        std::ofstream my_file("example.txt");
        if(my_file.is_open()){
            my_file << "This is a line.\n";
            my_file << "This is another line.\n";
        }else{
            std::cout <<"Unable to open file";
        }
        return 0;
    }

文件的內(nèi)容如下:
example.txt:

This is a line.
This is another line.

從文件中輸入的行為類似與我們從cin中獲取輸入的行為類似，這里不舉例光督。

• 檢測打開文件的文件流對象的狀態(tài)

標準庫提供了一系列成員函數(shù)去檢測文件流對象的狀態(tài)阳距。

bad()

對文件的讀寫操作失敗時返回true,例如，當我們試圖去向一個未打開的文件執(zhí)行寫入操作或者向文件寫入時文件空間不足的時候會返回true

fail（）

行為和bad()類似结借，但是在在讀寫文件內(nèi)容筐摘，內(nèi)容格式的錯誤的時候也會返回true，例如我們?nèi)プx一個整數(shù)的時候船老，但是一個字母被讀入的時候咖熟，這時候'fail()'會返回true

eof()

讀文件到文件尾的時候返回true

good()

在以上介紹的所有狀態(tài)中只要有一個返回truegood()就返回false,注意good()和bad()不是相反的操作，相對于bad(),good()檢測的狀態(tài)更多柳畔。
成員函數(shù)clear()用于重置以上的狀態(tài)馍管。

• 獲取和設置文件流對象的位置

所有的流對象都會在其內(nèi)部至少維護一個指示讀寫位置的動作。
ifstream和istream一樣維護一個內(nèi)部的get薪韩，來獲取當前文件的讀入的位置咽斧，ofstream反之亦然堪置，而fstream維護了一個get和put的動作。
對于當前文件流讀寫的位置可以通過以下的成員函數(shù)獲取或者修改张惹。

tellg() && tellp()

這兩個函數(shù)返回一個類型為streampos的值舀锨，這個類型的值表示當前的位置，其中get position（tellg()返回）或表示put position（tellp()返回）

seekg() && seekp()

以上函數(shù)允許改變當前的get或put position宛逗，其函數(shù)調(diào)用被重載：
seekg(position)
seekp(position)
以上兩個函數(shù)改變了stream pointer的position的絕對位置（從文件的開始位置算起）坎匿，其參數(shù)的類型是streampos

另外兩個重載函數(shù)的原型為；
seekg(offset, direction)
seekp(offset, direction)
以上是改變stream position的相對位置雷激，以direction為參考對象作偏移替蔬，其中direction的類型是seekdir，是一個枚舉類型屎暇，其值有以下的值可選:

| ios::beg | offset counted from the beginning of the stream|
| ios::cur | offset counted from the curent position???????|
| ios::end | offset counted from the end of the stream?????|

    /**********************************
    * @Brief: Obtaining the file size
    * @CreatedTime:29/5/16
    **********************************/
    #include <iostream>
    #include <fstream>
    int main(int argc, char **argv)
    {
        std::streampos begin, end;
        std::ifstream my_file("example.bin", ios::binary);
        begin = my_file.tellg()  // get the beginning position
        my_file.seekg(0, ios::end);  // set the stream pointer to end position
        end = my_file.tellg();  // get the end position
        my_file.close();  // close the opening file
        std::cout << "Size is: " << (end - begin) << "bytes.\n";  // calculate the file size
        return 0;
    }

在以上代碼中我們注意到有streampos類型的值承桥，streampos類型是專門為緩沖區(qū)和stream pointer的position使用的，具有相同類型的值可以做減法根悼，也可以轉(zhuǎn)換為整型凶异。

• 二進制文件

二進制的文件不同于文本文件，文本文件讀寫其內(nèi)容時有其格式挤巡，例如我們可以利用getline獲取每一行的內(nèi)容剩彬，但是首先對于二進制文件來說getline（）來讀取二進制文件效率不高，還有就是二進制的數(shù)據(jù)可能不是按照行的格式存儲矿卑。
??file stream為二進制的數(shù)據(jù)設計了兩個成員函數(shù)讀寫二進制文件喉恋，read()和write()是讀寫二進制文件的操作，其中write()是ostream的成員函數(shù)母廷，fstream從ostream中繼承得到這個函數(shù);read()函數(shù)是istream的成員函數(shù)轻黑，ifstream從其繼承這個函數(shù); fstream的對象同時擁有這兩個函數(shù)，其中read和write函數(shù)的原型如下:
write(memory_block, size)
read(memory_block, size)
read()和write()中的memory_block是一個字節(jié)數(shù)組(char*)琴昆，表示要讀入或者寫入的字節(jié)塊氓鄙，其中size是一個整型表示讀取或者要寫入的字節(jié)數(shù)。

    #include <iostream>
    #include <fstream>
    int main(int argc, char **argv)
    {
        std::streampos size;
        char *memory_block;
        std::ifstream file("example.txt", ios::in | ios::bnary | ios::ate);
        if(file.is_open()){
            size = file.tellg();
            memory_block = new char[size];
            file.seekg(0, ios::beg);
            file.read(memory_block, size);
            file.close();
            std::cout << "the entire file is in memory";
            delete[] memory_block;
        }else{
            std::cout << "unable to open the file";
       }
        return 0;
    }

通過以上的程序我們將文件的內(nèi)容放入內(nèi)存中(char數(shù)組)椎咧，由于無法事先確定文件的大小玖详，所以我們需要動態(tài)分配這個數(shù)組的大小把介，一開始我們打開文件的時候我們將position指針放在了文件內(nèi)容的末尾勤讽，當調(diào)用tellg的時候我們可以可以得到文件內(nèi)容的大小。在分配了整個數(shù)組后拗踢，我們將positon指針放回到文件開始脚牍，將文件讀入。

• 緩沖和同步

當我們使用流對象時巢墅，在file stream和物理文件之間存在一個類型為streambuf的緩沖對象诸狭，例如券膀，我們有一個ofstream的對象，我們調(diào)用put的時候每次會向這個中間的buffer插入一個字節(jié)驯遇，而不是直接插入到與之關聯(lián)的文件中芹彬。

當緩沖區(qū)刷新的時候，緩沖區(qū)中的內(nèi)容會寫入到與之關聯(lián)的文件中叉庐，當以下事件發(fā)生時舒帮，緩沖區(qū)會刷新:
**文件關閉: **在文件關閉之前，緩沖區(qū)中還沒有刷新的數(shù)據(jù)會同步陡叠，待處理的數(shù)據(jù)寫入文件或先從文件中讀取玩郊。
**緩沖區(qū)溢出： **當緩沖區(qū)溢出的時候會自動同步。
**手動同步： **顯式的執(zhí)行flush或者endl會刷新緩沖區(qū)枉阵。
**調(diào)用成員函數(shù)同步: ** 對應的文件流對象調(diào)用sync()的方法就可以同步緩存區(qū)译红，當同步失敗的時候返回-1,同步成功返回0.

相關資料：
Input/output with files
C++ Primer 5th

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