C++文件的概念
迄今為止，我們討論的輸入輸出是以系統(tǒng)指定的標準設備（輸入設備為鍵盤，輸出設備為顯示器）為對象的。在實際應用中，常以磁盤文件作為對象。即從磁盤文件讀取數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)輸出到磁盤文件。磁盤是計算機的外部存儲器，它能夠長期保留信息，能讀能寫，可以刷新重寫，方便攜帶，因而得到廣泛使用。

文件(file)是程序設計中一個重要的概念。所謂“文件”，一般指存儲在外部介質(zhì)上數(shù)據(jù)的集合。一批數(shù)據(jù)是以文件的形式存放在外部介質(zhì)（如磁盤、光盤和U盤）上的。操 作系統(tǒng)是以文件為單位對數(shù)據(jù)進行管理的，也就是說，如果想找存在外部介質(zhì)上的數(shù)據(jù)， 必須先按文件名找到所指定的文件，然后再從該文件中讀取數(shù)據(jù)。要向外部介質(zhì)上存儲數(shù)據(jù)也必須先建立一個文件（以文件名標識），才能向它輸出數(shù)據(jù)。

外存文件包括磁盤文件、光盤文件和U盤文件。目前使用最廣泛的是磁盤文件，為敘述方便，教程中凡用到外存文件的地方均以磁盤文件來代表，在程序中對光盤文件和U盤文件的使用方法與磁盤文件相同。

對用戶來說，常用到的文件有兩大類，一類是程序文件(program file)，如C++的源程序文件(.cpp)、目標文件(.obj)、可執(zhí)行文件(.exe)等。一類是數(shù)據(jù)文件(data file)， 在程序運行時，常常需要將一些數(shù)據(jù)（運行的最終結果或中間數(shù)據(jù)）輸出到磁盤上存放起來，以后需要時再從磁盤中輸入到計算機內(nèi)存。這種磁盤文件就是數(shù)據(jù)文件。程序中的輸入和輸出的對象就是數(shù)據(jù)文件。

根據(jù)文件中數(shù)據(jù)的組織形式，可分為ASCII文件和二進制文件。ASCII文件又稱文本(text)文件或字符文件，它的每一個字節(jié)放一個ASCII代碼，代表一個字符。二進制文件又稱內(nèi)部格式文件或字節(jié)文件，是把內(nèi)存中的數(shù)據(jù)按其在內(nèi)存中的存儲形式原樣輸出到磁盤上存放。

對于字符信息，在內(nèi)存中是以ASCII代碼形式存放的，因此，無論用ASCII文件輸出還是用二進制文件輸出，其數(shù)據(jù)形式是一樣的。但是對于數(shù)值數(shù)據(jù)，二者是不同的。例如有一個長整數(shù)100000，在內(nèi)存中占4個字節(jié)，如果按內(nèi)部格式直接輸出，在磁盤文件中占 4個字節(jié)，如果將它轉換為ASCII碼形式輸出，則要占6個字節(jié)。

用ASCII碼形式輸出的數(shù)據(jù)是與字符一一對應的，一個字節(jié)代表一個字符，可以直接在屏幕上顯示或打印出來。這種方式使用方便，比較直觀，便于閱讀，便于對字符逐個進行輸入輸出。但一般占存儲空間較多，而且要花費轉換時間（二進制形式與ASCII碼間的轉換）。用內(nèi)部格式（二進制形式）輸出數(shù)值，可以節(jié)省外存空間，而且不需要轉換時間，但一個字節(jié)并不對應一個字符，不能直接顯示文件中的內(nèi)容。如果在程序運行過程中有些中間結果數(shù)據(jù)暫時保存在磁盤文件中，以后又需要輸入到內(nèi)存的，這時用二進制文件保存是最合適的。如果是為了能顯示和打印以供閱讀，則應按ASCII碼形式輸出。此時得到的是ASCII文件，它的內(nèi)容可以直接在顯示屏上觀看。

C++提供了低級的I/O功能和高級的I/O功能。高級的I/O功能是把若干個字節(jié)組合為一個有意義的單位（如整數(shù)、單精度數(shù)、雙精度數(shù)、字符串或用戶自定義的類型的數(shù)據(jù)），然后以ASCII字符形式輸入和輸出。例如將數(shù)據(jù)從內(nèi)存送到顯示器輸出，就屬于高級I/O功能，先將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)轉換為ASCII字符，然后分別按整數(shù)、單精度數(shù)、雙精度數(shù)等形式輸出。這種面向類型的輸入輸出在程序中用得很普遍，用戶感到方便。但在傳輸大容量的文件時由于數(shù)據(jù)格式轉換，速度較慢，效率不高。

所謂低級的I/O功能是以字節(jié)為單位輸入和輸出的，在輸入和輸出時不進行數(shù)據(jù)格式的轉換。這種輸入輸出是以二進制形式進行的。通常用來在內(nèi)存和設備之間傳輸一批字節(jié)。這種輸入輸出速度快、效率高，一般大容量的文件傳輸用無格式轉換的I/O。但使用時會感到不大方便。

C++文件的打開與關閉
這里講一下如何打開和關閉磁盤上的文件，其他外設（U盤、光盤等）上的文件與此相同。
打開文件

所謂打開(open)文件是一種形象的說法，如同打開房門就可以進入房間活動一樣。 打開文件是指在文件讀寫之前做必要的準備工作，包括：
為文件流對象和指定的磁盤文件建立關聯(lián)，以便使文件流流向指定的磁盤文件。
指定文件的工作方式，如，該文件是作為輸入文件還是輸出文件，是ASCII文件還是二進制文件等。

以上工作可以通過兩種不同的方法實現(xiàn)。

1) 調(diào)用文件流的成員函數(shù)open。如

  ofstream outfile; //定義ofstream類(輸出文件流類)對象outfile
  outfile.open("f1.dat",ios::out); //使文件流與f1.dat文件建立關聯(lián)

第2行是調(diào)用輸出文件流的成員函數(shù)open打開磁盤文件f1.dat，并指定它為輸出文件， 文件流對象outfile將向磁盤文件f1.dat輸出數(shù)據(jù)。ios::out是I/O模式的一種，表示以輸出方式打開一個文件。或者簡單地說，此時f1.dat是一個輸出文件，接收從內(nèi)存輸出的數(shù)據(jù)。

調(diào)用成員函數(shù)open的一般形式為：
    文件流對象.open(磁盤文件名, 輸入輸出方式);
磁盤文件名可以包括路徑，如"c:\new\\f1.dat"，如缺省路徑，則默認為當前目錄下的文件。

2) 在定義文件流對象時指定參數(shù)
在聲明文件流類時定義了帶參數(shù)的構造函數(shù)，其中包含了打開磁盤文件的功能。因此，可以在定義文件流對象時指定參數(shù)，調(diào)用文件流類的構造函數(shù)來實現(xiàn)打開文件的功能。如

  ostream outfile("f1.dat",ios::out);

一般多用此形式，比較方便。作用與open函數(shù)相同。

輸入輸出方式是在ios類中定義的，它們是枚舉常量，有多種選擇，見表

幾點說明：
1) 新版本的I/O類庫中不提供ios::nocreate和ios::noreplace。

2) 每一個打開的文件都有一個文件指針，該指針的初始位置由I/O方式指定，每次讀寫都從文件指針的當前位置開始。每讀入一個字節(jié)，指針就后移一個字節(jié)。當文件指針移到最后，就會遇到文件結束EOF（文件結束符也占一個字節(jié)，其值為-1)，此時流對象的成員函數(shù)eof的值為非0值(一般設為1)，表示文件結束了。

3) 可以用“位或”運算符“|”對輸入輸出方式進行組合，如表13.6中最后3行所示那樣。還可以舉出下面一些例子：

  ios::in | ios:: noreplace //打開一個輸入文件，若文件不存在則返回打開失敗的信息
  ios::app | ios::nocreate //打開一個輸出文件，在文件尾接著寫數(shù)據(jù)，若文件不存在，則返回打開失敗的信息
  ios::out l ios::noreplace //打開一個新文件作為輸出文件，如果文件已存在則返回打開失敗的信息
  ios::in l ios::out I ios::binary //打開一個二進制文件，可讀可寫

但不能組合互相排斥的方式，如 ios::nocreate l ios::noreplace。

4) 如果打開操作失敗，open函數(shù)的返回值為0(假)，如果是用調(diào)用構造函數(shù)的方式打開文件的，則流對象的值為0。可以據(jù)此測試打開是否成功。如
 

  if(outfile.open("f1.bat", ios::app) ==0)
    cout <<"open error";

或

  if( !outfile.open("f1.bat", ios::app) )
    cout <<"open error";

關閉磁盤文件

在對已打開的磁盤文件的讀寫操作完成后，應關閉該文件。關閉文件用成員函數(shù)close。如
    outfile.close( );  //將輸出文件流所關聯(lián)的磁盤文件關閉
所謂關閉，實際上是解除該磁盤文件與文件流的關聯(lián)，原來設置的工作方式也失效，這樣，就不能再通過文件流對該文件進行輸入或輸出。此時可以將文件流與其他磁盤文件建立關聯(lián)，通過文件流對新的文件進行輸入或輸出。如
    outfile.open("f2.dat",ios::app|ios::nocreate);
此時文件流outfile與f2.dat建立關聯(lián)，并指定了f2.dat的工作方式。

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