C++文件流類與文件流對(duì)象
文件流是以外存文件為輸入輸出對(duì)象的數(shù)據(jù)流。輸出文件流是從內(nèi)存流向外存文件的數(shù)據(jù)，輸入文件流是從外存文件流向內(nèi)存的數(shù)據(jù)。每一個(gè)文件流都有一個(gè)內(nèi)存緩沖區(qū)與之對(duì)應(yīng)。

請(qǐng)區(qū)分文件流與文件的概念，不用誤以為文件流是由若干個(gè)文件組成的流。文件流本身不是文件，而只是以文件為輸入輸出對(duì)象的流。若要對(duì)磁盤文件輸入輸出，就必須通過(guò)文件流來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在C++的I/O類庫(kù)中定義了幾種文件類，專門用于對(duì)磁盤文件的輸入輸出操作。
除了標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出流類istream、ostream和iostream類外，還有3個(gè)用于文件操作的文件類：

1. ifstream類，它是從istream類派生的，用來(lái)支持從磁盤文件的輸入。
2. ofstream類，它是從ostream類派生的，用來(lái)支持向磁盤文件的輸出。
3. fstream類，它是從iostream類派生的，用來(lái)支持對(duì)磁盤文件的輸入輸出。

要以磁盤文件為對(duì)象進(jìn)行輸入輸出，必須定義一個(gè)文件流類的對(duì)象，通過(guò)文件流對(duì)象將數(shù)據(jù)從內(nèi)存輸出到磁盤文件，或者通過(guò)文件流對(duì)象從磁盤文件將數(shù)據(jù)輸入到內(nèi)存。

其實(shí)在用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備為對(duì)象的輸入輸出中，也是要定義流對(duì)象的，如cin、cout就是流對(duì)象，C++是通過(guò)流對(duì)象進(jìn)行輸入輸出的。由于cin、cout已在iostream.h中事先定義，所以用戶不需自己定義。在用磁盤文件時(shí)，由于情況各異，無(wú)法事先統(tǒng)一定義，必須由用戶自己定義。此外，對(duì)磁盤文件的操作是通過(guò)文件流對(duì)象（而不是cin和cout）實(shí)現(xiàn)的。文件流對(duì)象是用文件流類定義的，而不是用istream和ostream類來(lái)定義的。可以用下面的方法建立一個(gè)輸出文件流對(duì)象：

  ofstream outfile;

如同在頭文件iostream中定義了流對(duì)象cout —樣，現(xiàn)在在程序中定義了outfile為 ofstream類（輸出文件流類）的對(duì)象。但是有一個(gè)問(wèn)埋還未解決：在定義 cout 時(shí)已將它和標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備（顯示器）建立關(guān)聯(lián)，而現(xiàn)在雖然建立了一個(gè)輸出文件流對(duì)象，但是還未指定它向哪一個(gè)磁盤文件輸出，需要在使用時(shí)加以指定。

C++對(duì)字符串流的讀寫
文件流是以外存文件為輸入輸出對(duì)象的數(shù)據(jù)流，字符串流不是以外存文件為輸入輸出的對(duì)象，而以內(nèi)存中用戶定義的字符數(shù)組(字符串)為輸入輸出的對(duì)象，即將數(shù)據(jù)輸出到內(nèi)存中的字符數(shù)組，或者從字符數(shù)組(字符串)將數(shù)據(jù)讀入。字符串流也稱為內(nèi)存流。

字符串流也有相應(yīng)的緩沖區(qū)，開始時(shí)流緩沖區(qū)是空的。如果向字符數(shù)組存入數(shù)據(jù)，隨著向流插入數(shù)據(jù)，流緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)不斷增加，待緩沖區(qū)滿了(或遇換行符)，一起存入字符數(shù)組。如果是從字符數(shù)組讀數(shù)據(jù)，先將字符數(shù)組中的數(shù)據(jù)送到流緩沖區(qū)，然后從緩沖區(qū)中提取數(shù)據(jù)賦給有關(guān)變量。

在字符數(shù)組中可以存放字符，也可以存放整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)以及其他類型的數(shù)據(jù)。在向字符數(shù)組存入數(shù)據(jù)之前，要先將數(shù)據(jù)從二進(jìn)制形式轉(zhuǎn)換為ASCII代碼，然后存放在緩沖區(qū)， 再?gòu)木彌_區(qū)送到字符數(shù)組。從字符數(shù)組讀數(shù)據(jù)時(shí)，先將字符數(shù)組中的數(shù)據(jù)送到緩沖區(qū)，在賦給變量前要先將ASCII代碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制形式?？傊?，流緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)格式與字符數(shù)組相同。這種情況與以標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備（鍵盤和顯示器）為對(duì)象的輸入輸出是類似的，鍵盤和顯示器都是按字符形式輸入輸出的設(shè)備，內(nèi)存中的數(shù)據(jù)在輸出到顯示器之前，先要轉(zhuǎn)換為 ASCII碼形式，并送到輸出緩沖區(qū)中。從鍵盤輸入的數(shù)據(jù)以ASCII碼形式輸入到輸入緩沖區(qū)，在賦給變量前轉(zhuǎn)換為相應(yīng)變量類型的二進(jìn)制形式，然后賦給變量。對(duì)于字符串流的輸入輸出的情況，如不清楚，可以從對(duì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的輸入輸出中得到啟發(fā)。

文件流類有ifstream,ofstream和fstream,而字符串流類有istrstream,ostrstream和strstream。文件流類和字符串流類都是ostream,istream和iostream類的派生類,因此對(duì)它們的操作方法是基本相同的。向內(nèi)存中的一個(gè)字符數(shù)組寫數(shù)據(jù)就如同向文件寫數(shù)據(jù)一樣,但有3點(diǎn)不同：
輸出時(shí)數(shù)據(jù)不是流向外存文件，而是流向內(nèi)存中的一個(gè)存儲(chǔ)空間。輸入時(shí)從內(nèi)存中的存儲(chǔ)空間讀取數(shù)據(jù)。在嚴(yán)格的意義上說(shuō)，這不屬于輸入輸出，稱為讀寫比較合適。 因?yàn)檩斎胼敵鲆话阒傅氖窃谟?jì)算機(jī)內(nèi)存與計(jì)算機(jī)外的文件（外部設(shè)備也視為文件）之間 的數(shù)據(jù)傳送。但由于C++的字符串流采用了 C++的流輸入輸出機(jī)制，因此往往也用輸入和輸出來(lái)表述讀寫操作。
字符串流對(duì)象關(guān)聯(lián)的不是文件,而是內(nèi)存中的一個(gè)字符數(shù)組,因此不需要打開和關(guān)閉文件。
每個(gè)文件的最后都有一個(gè)文件結(jié)束符,表示文件的結(jié)束。而字符串流所關(guān)聯(lián)的字符數(shù)組中沒有相應(yīng)的結(jié)束標(biāo)志,用戶要指定一個(gè)特殊字符作為結(jié)束符,在向字符數(shù)組寫入全部數(shù)據(jù)后要寫入此字符。

字符串流類沒有open成員函數(shù)，因此要在建立字符串流對(duì)象時(shí)通過(guò)給定參數(shù)來(lái)確立字符串流與字符數(shù)組的關(guān)聯(lián)。即通過(guò)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)來(lái)解決此問(wèn)題。建立字符串流對(duì)象的方法與含義如下。
建立輸出字符串流對(duì)象

ostrstream類提供的構(gòu)造函數(shù)的原型為：
  

ostrstream::ostrstream(char *buffer,int n,int mode=ios::out);

buffer是指向字符數(shù)組首元素的指針，n為指定的流緩沖區(qū)的大小（一般選與字符數(shù)組的大小相同，也可以不同），第3個(gè)參數(shù)是可選的，默認(rèn)為ios::out方式?？梢杂靡韵抡Z(yǔ)句建立輸出字符串流對(duì)象并與字符數(shù)組建立關(guān)聯(lián)：

  ostrstream strout(ch1,20);

作用是建立輸出字符串流對(duì)象strout，并使strout與字符數(shù)組ch1關(guān)聯(lián)（通過(guò)字符串流將數(shù)據(jù)輸出到字符數(shù)組ch1），流緩沖區(qū)大小為20。
建立輸入字符串流對(duì)象

istrstream類提供了兩個(gè)帶參的構(gòu)造函數(shù)，原型為：

  istrstream::istrstream(char *buffer);
  istrstream::istrstream(char *buffer,int n);

buffer是指向字符數(shù)組首元素的指針，用它來(lái)初始化流對(duì)象（使流對(duì)象與字符數(shù)組建立關(guān)聯(lián)）。可以用以下語(yǔ)句建立輸入字符串流對(duì)象：
 

  istrstream strin(ch2);

作用是建立輸入字符串流對(duì)象strin，將字符數(shù)組ch2中的全部數(shù)據(jù)作為輸入字符串流的內(nèi)容。

  istrstream strin(ch2,20);

流緩沖區(qū)大小為20，因此只將字符數(shù)組ch2中的,20個(gè)字符作為輸入字符串流的內(nèi)容。
建立輸入輸出字符串流對(duì)象

strstream類提供的構(gòu)造函數(shù)的原型為：

  strstream::strstream(char *buffer,int n,int mode);

可以用以下語(yǔ)句建立輸入輸出字符串流對(duì)象：

  strstream strio(ch3,sizeof(ch3),ios::in|ios::out);

作用是建立輸入輸出字符串流對(duì)象，以字符數(shù)組ch3為輸入輸出對(duì)象，流緩沖區(qū)大小與數(shù)組ch3相同。

以上個(gè)字符串流類是在頭文件strstream中定義的，因此程序中在用到istrstream、ostrstream和strstream類時(shí)應(yīng)包含頭文件strstream（在GCC中，用頭文件strstream）。

[例] 將一組數(shù)據(jù)保存在字符數(shù)組中。

#include <strstream>
using namespace std;
struct student
{
  int num;
  char name[20];
  float score;
};
int main( )
{
  student stud[3]={1001,"Li",78,1002,"Wang",89.5,1004,"Fun",90};
  char c[50]; //用戶定義的字符數(shù)組
  ostrstream strout(c,30); //建立輸出字符串流,與數(shù)組c建立關(guān)聯(lián),緩沖區(qū)長(zhǎng)
  for(int i=0;i<3;i++) //向字符數(shù)組c寫個(gè)學(xué)生的數(shù)據(jù)
   strout<<stud[i].num<<stud[i].name<<stud[i].score;
  strout<<ends; //ends是C++的I/O操作符,插入一個(gè)'\\0'
  cout<<"array c:"<<c<<endl; //顯示字符數(shù)組c中的字符
}

運(yùn)行時(shí)在顯示器上的輸出如下：

array c:
1001Li781002Wang89.51004Fun90

以上就是字符數(shù)組c中的字符。可以看到：
1) 字符數(shù)組c中的數(shù)據(jù)全部是以ASCII代碼形式存放的字符，而不是以二進(jìn)制形式表示的數(shù)據(jù)。

2) 在建立字符串流strout時(shí)指定流緩沖區(qū)大小為30字節(jié)，與字符數(shù)組c的大小不同，這是允許的，這時(shí)字符串流最多可以傳送30個(gè)字符給字符數(shù)組c。請(qǐng)思考：如果將流 緩沖區(qū)大小改為10字節(jié)，即：

  ostrstream.strout( c ,10);

運(yùn)行情況會(huì)怎樣？流緩沖區(qū)只能存放10個(gè)字符，將這10個(gè)字符寫到字符數(shù)組c中。運(yùn)行時(shí)顯示的結(jié)果是：

  1001Li7810

字符數(shù)組c中只有10個(gè)有效字符。一般都把流緩沖區(qū)的大小指定與字符數(shù)組的大小 相同。

3) 字符數(shù)組c中的數(shù)據(jù)之間沒有空格，連成一片，這是由輸出的方式?jīng)Q定的。如果以后想將這些數(shù)據(jù)讀回賦給程序中相應(yīng)的變量，就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，因?yàn)闊o(wú)法分隔兩個(gè)相鄰的數(shù)據(jù)。為解決此問(wèn)題，可在輸出時(shí)人為地加入空格。如

  for(int i=0;i<3;i++)
    strout<<" "<<stud[i].num<<" "<<stud[i].name<<" "<<stud[i].score;

同時(shí)應(yīng)修改流緩沖區(qū)的大小，以便能容納全部?jī)?nèi)容，今改為字節(jié)。這樣，運(yùn)行時(shí)將輸出：

  1001 Li 78 1002 Wang 89.5 1004 Fun 90

再讀入時(shí)就能清楚地將數(shù)據(jù)分隔開。

[例] 在一個(gè)字符數(shù)組c中存放了個(gè)整數(shù),以空格相間隔,要求將它們放到整型數(shù)組中,再按大小排序,然后再存放回字符數(shù)組c中。

#include <strstream>
using namespace std;
int main( )
{
  char c[50]="12 34 65 -23 -32 33 61 99 321 32";
  int a[10],i,j,t;
  cout<<"array c:"<<c<<endl; //顯示字符數(shù)組中的字符串
  istrstream strin(c,sizeof(c)); //建立輸入串流對(duì)象strin并與字符數(shù)組c關(guān)聯(lián)
  for(i=0;i<10;i++)
   strin>>a[i]; //從字符數(shù)組c讀入個(gè)整數(shù)賦給整型數(shù)組a
  cout<<"array a:";
  for(i=0;i<10;i++)
   cout<<a[i]<<" "; //顯示整型數(shù)組a各元素
  cout<<endl;
  for(i=0;i<9;i++) //用起泡法對(duì)數(shù)組a排序
   for(j=0;j<9-i;j++)
     if(a[j]>a[j+1])
     {t=a[j];a[j]=a[j+1];a[j+1]=t;}
  ostrstream strout(c,sizeof(c)); //建立輸出串流對(duì)象strout并與字符數(shù)組c關(guān)聯(lián)
   for(i=0;i<10;i++)
     strout<<a[i]<<" "; //將個(gè)整數(shù)存放在字符數(shù)組c
  strout<<ends; //加入'\\0'
  cout<<"array c:"<<c<<endl; //顯示字符數(shù)組c
  return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果如下：

array c: 12 34 65 -23 -32 33 61 99 321 32(字符數(shù)組c原來(lái)的內(nèi)容)
array a: 12 34 65 -23 -32 33 61 99 321 32  (整型數(shù)組a的內(nèi)容)
array c: -32 –12 32 33 34 61 65 99 321  (字符數(shù)組c最后的內(nèi)容)

對(duì)字符串流的幾點(diǎn)說(shuō)明：
1) 用字符串流時(shí)不需要打開和關(guān)閉文件。

2) 通過(guò)字符串流從字符數(shù)組讀數(shù)據(jù)就如同從鍵盤讀數(shù)據(jù)一樣，可以從字符數(shù)組讀入字符數(shù)據(jù)，也可以讀入整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)或其他類型數(shù)據(jù)。如果不用字符串流，只能從字符數(shù)組逐個(gè)訪問(wèn)字符，而不能按其他類型的數(shù)據(jù)形式讀取數(shù)據(jù)。這是用字符串流訪問(wèn)字符數(shù)組的優(yōu)點(diǎn)，使用方便靈活。

3) 程序中先后建立了兩個(gè)字符串流strin和strout，與字符數(shù)組c關(guān)聯(lián)。strin從字符數(shù)組c中獲取數(shù)據(jù)，strout將數(shù)據(jù)傳送給字符數(shù)組。分別對(duì)同一字符數(shù)組進(jìn)行操作。甚至可以對(duì)字符數(shù)組交叉進(jìn)行讀寫，輸入字符串流和輸出字符串流分別有流指針指示當(dāng)前位 置，互不干擾。

4) 用輸出字符串流向字符數(shù)組c寫數(shù)據(jù)時(shí)，是從數(shù)組的首地址開始的，因此更新了 數(shù)組的內(nèi)容。

5) 字符串流關(guān)聯(lián)的字符數(shù)組并不一定是專為字符串流而定義的數(shù)組，它與一般的字符數(shù)組無(wú)異，可以對(duì)該數(shù)組進(jìn)行其他各種操作。

通過(guò)以上對(duì)字符串流的介紹，大家可以看到：與字符串流關(guān)聯(lián)的字符數(shù)組相當(dāng)于內(nèi)存中的臨時(shí)倉(cāng)庫(kù)，可以用來(lái)存放各種類型的數(shù)據(jù)（以ASCII形式存放），在需要時(shí)再?gòu)闹凶x回來(lái)。它的用法相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備（顯示器與鍵盤），但標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備不能保存數(shù)據(jù)，而字符數(shù)組中的內(nèi)容可以隨時(shí)用ASCII字符輸出。它比外存文件使用方便，不必建立文件（不 需打開與關(guān)閉），存取速度快。但它的生命周期與其所在的模塊(如主函數(shù))相同，該模塊的生命周期結(jié)束后，字符數(shù)組也不存在了。因此只能作為臨時(shí)的存儲(chǔ)空間。

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