# Chapter 8 The IO Library

# 前面章节已经在用的 IO 库设施

istream：输入流类型，提供输入操作。
ostream：输出流类型，提供输出操作
cin：一个 istream 对象，从标准输入读取数据。
cout：一个 ostream 对象，向标准输出写入数据。
cerr：一个 ostream 对象，向标准错误写入消息。
>> 运算符：用来从一个 istream 对象中读取输入数据。
<< 运算符：用来向一个 ostream 对象中写入输出数据。
getline 函数：从一个给定的 istream 对象中读取一行数据，存入到一个给定的 string 对象中。

# The IO Classes

# IO 类

# 标准库定义的 IO 类型

iostream 头文件：从标准流中读写数据， istream 、 ostream 等。
fstream 头文件：从文件中读写数据， ifstream 、 ofstream 等。
sstream 头文件：从字符串中读写数据， istringstream 、 ostringstream

# IO 对象不可复制或赋值

1.IO 对象不能存在容器里.
2. 形参和返回类型也不能是流类型。
3. 形参和返回类型一般是流的引用。
4. 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。

# 条件状态

状态	解释
`strm:iostate`	是一种机器无关的类型，提供了表达条件状态的完整功能
`strm:badbit`	用来指出流已经崩溃
`strm:failbit`	用来指出一个 IO 操作失败了
`strm:eofbit`	用来指出流到达了文件结束
`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，则返回 `true`
`s.fail()`	若流 `s` 的 `failbit` 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，将流的状态设置成有效，返回 `void`
`s.clear(flags)`	将流 `s` 中指定的条件状态位复位，返回 `void`
`s.setstate(flags)`	根据给定的标志位，将流 `s` 中对应的条件状态位置位，返回 `void`
`s.rdstate()`	返回流 `s` 的当前条件状态，返回值类型为 `strm::iostate`

上表中， strm 是一种 IO 类型，（如 istream ）， s 是一个流对象。

# 管理输出缓冲

每个输出流都管理一个缓冲区，执行输出的代码，文本串可能立即打印出来，也可能被操作系统保存在缓冲区内，随后再打印。
刷新缓冲区，可以使用如下 IO 操纵符：
- endl ：输出一个换行符并刷新缓冲区。
- flush ：刷新流，单不添加任何字符。
- ends ：在缓冲区插入空字符 null ，然后刷新。
- unitbuf ：告诉流接下来每次操作之后都要进行一次 flush 操作。
- nounitbuf ：回到正常的缓冲方式。

# Exercise 8.1

编写函数，接受一个 istream& 参数，返回值类型也是 istream& 。此函数须从给定流中读取数据，直至遇到文件结束标识时停止。它将读取的数据打印在标准输出上。完成这些操作后，在返回流之前，对流进行复位，使其处于有效状态。

解：

	std::istream& func(std::istream &is)
	{
	std::string buf;
	while (is >> buf)
	std::cout << buf << std::endl;
	is.clear();
	return is;
	}

# Exercise 8.2

测试函数，调用参数为 cin 。

解：

	#include <iostream>
	using std::istream;

	istream& func(istream &is)
	{
	std::string buf;
	while (is >> buf)
	std::cout << buf << std::endl;
	is.clear();
	return is;
	}

	int main()
	{
	istream& is = func(std::cin);
	std::cout << is.rdstate() << std::endl;
	return 0;
	}

# Exercise 8.3

什么情况下，下面的 while 循环会终止？

while (cin >> i) /*  ...    */

解：

如 badbit 、 failbit 、 eofbit 的任一个被置位，那么检测流状态的条件会失败。

# File Input and Output

# 文件输入输出

头文件 fstream 定义了三个类型来支持文件 IO：
- ifstream 从一个给定文件读取数据。
- ofstream 向一个给定文件写入数据。
- fstream 可以读写给定文件。
文件流：需要读写文件时，必须定义自己的文件流对象，并绑定在需要的文件上。

# fstream 特有的操作

操作	解释
`fstream fstrm;`	创建一个未绑定的文件流。
`fstream fstrm(s);`	创建一个文件流，并打开名为 `s` 的文件， `s` 可以是 `string` 也可以是 `char` 指针
`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，并和 `fstrm` 绑定
`fstrm.close()`	关闭和 `fstrm` 绑定的文件
`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

上表中， fstream 是头文件 fstream 中定义的一个类型， fstrm 是一个文件流对象。

# 文件模式

文件模式	解释
`in`	以读的方式打开
`out`	以写的方式打开
`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 操作。

# Exercise 8.4

编写函数，以读模式打开一个文件，将其内容读入到一个 string 的 vector 中，将每一行作为一个独立的元素存于 vector 中。

解：

	void ReadFileToVec(const string& fileName, vector<string>& vec)
	{
	ifstream ifs(fileName);
	if (ifs)
	{
	string buf;
	while (getline(ifs, buf))
	vec.push_back(buf);
	}
	}

# Exercise 8.5

重写上面的程序，将每个单词作为一个独立的元素进行存储。
解：

	void ReadFileToVec(const string& fileName, vector<string>& vec)
	{
	ifstream ifs(fileName);
	if (ifs)
	{
	string buf;
	while (ifs >> buf)
	vec.push_back(buf);
	}
	}

# Exercise 8.6

重写 7.1.1 节的书店程序，从一个文件中读取交易记录。将文件名作为一个参数传递给 main 。

解：

	#include <fstream>
	#include <iostream>

	#include "../ch07/ex7_26.h"
	using std::ifstream; using std::cout; using std::endl; using std::cerr;

	int main(int argc, char **argv)
	{
	ifstream input(argv[1]);

	Sales_data total;
	if (read(input, total))
	{
	Sales_data trans;
	while (read(input, trans))
	{
	if (total.isbn() == trans.isbn())
	total.combine(trans);
	else
	{
	print(cout, total) << endl;
	total = trans;
	}
	}
	print(cout, total) << endl;
	}
	else
	{
	cerr << "No data?!" << endl;
	}

	return 0;
	}

# Exercise 8.7

修改上一节的书店程序，将结果保存到一个文件中。将输出文件名作为第二个参数传递给 main 函数。

解：

	#include <fstream>
	#include <iostream>

	#include "../ch07/ex7_26.h"
	using std::ifstream; using std::ofstream; using std::endl; using std::cerr;

	int main(int argc, char **argv)
	{
	ifstream input(argv[1]);
	ofstream output(argv[2]);

	Sales_data total;
	if (read(input, total))
	{
	Sales_data trans;
	while (read(input, trans))
	{
	if (total.isbn() == trans.isbn())
	total.combine(trans);
	else
	{
	print(output, total) << endl;
	total = trans;
	}
	}
	print(output, total) << endl;
	}
	else
	{
	cerr << "No data?!" << endl;
	}

	return 0;
	}

# Exercise 8.8

修改上一题的程序，将结果追加到给定的文件末尾。对同一个输出文件，运行程序至少两次，检验数据是否得以保留。

解：

	#include <fstream>
	#include <iostream>

	#include "../ch07/ex7_26.h"
	using std::ifstream; using std::ofstream; using std::endl; using std::cerr;

	int main(int argc, char **argv)
	{
	ifstream input(argv[1]);
	ofstream output(argv[2], ofstream::app);

	Sales_data total;
	if (read(input, total))
	{
	Sales_data trans;
	while (read(input, trans))
	{
	if (total.isbn() == trans.isbn())
	total.combine(trans);
	else
	{
	print(output, total) << endl;
	total = trans;
	}
	}
	print(output, total) << endl;
	}
	else
	{
	cerr << "No data?!" << endl;
	}

	return 0;
	}

# string Streams

# string 流

头文件 sstream 定义了三个类型来支持内存 IO：
- istringstream 从 string 读取数据。
- ostringstream 向 string 写入数据。
- stringstream 可以读写给定 string 。

# stringstream 特有的操作

操作	解释
`sstream strm`	定义一个未绑定的 `stringstream` 对象
`sstream strm(s)`	用 `s` 初始化对象
`strm.str()`	返回 `strm` 所保存的 `string` 的拷贝
`strm.str(s)`	将 `s` 拷贝到 `strm` 中，返回 `void`

上表中 sstream 是头文件 sstream 中任意一个类型。 s 是一个 string 。

# Exercise 8.9

使用你为 8.1.2 节第一个练习所编写的函数打印一个 istringstream 对象的内容。

解：

	#include <iostream>
	#include <sstream>
	using std::istream;

	istream& func(istream &is)
	{
	std::string buf;
	while (is >> buf)
	std::cout << buf << std::endl;
	is.clear();
	return is;
	}

	int main()
	{
	std::istringstream iss("hello");
	func(iss);
	return 0;
	}

# Exercise 8.10

编写程序，将来自一个文件中的行保存在一个 vector 中。然后使用一个 istringstream 从 vector 读取数据元素，每次读取一个单词。

解：

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

	using std::vector; using std::string; using std::ifstream; using std::istringstream; using std::cout; using std::endl; using std::cerr;

	int main()
	{
	ifstream ifs("../data/book.txt");
	if (!ifs)
	{
	cerr << "No data?" << endl;
	return -1;
	}

	vector<string> vecLine;
	string line;
	while (getline(ifs, line))
	vecLine.push_back(line);

	for (auto &s : vecLine)
	{
	istringstream iss(s);
	string word;
	while (iss >> word)
	cout << word << endl;
	}

	return 0;
	}

# Exercise 8.11

本节的程序在外层 while 循环中定义了 istringstream 对象。如果 record 对象定义在循环之外，你需要对程序进行怎样的修改？重写程序，将 record 的定义移到 while 循环之外，验证你设想的修改方法是否正确。

解：

	#include <iostream>
	#include <sstream>
	#include <string>
	#include <vector>
	using std::vector; using std::string; using std::cin; using std::istringstream;

	struct PersonInfo {
	string name;
	vector<string> phones;
	};

	int main()
	{
	string line, word;
	vector<PersonInfo> people;
	istringstream record;
	while (getline(cin, line))
	{
	PersonInfo info;
	record.clear();
	record.str(line);
	record >> info.name;
	while (record >> word)
	info.phones.push_back(word);
	people.push_back(info);
	}

	for (auto &p : people)
	{
	std::cout << p.name << " ";
	for (auto &s : p.phones)
	std::cout << s << " ";
	std::cout << std::endl;
	}

	return 0;
	}

# Exercise 8.12

我们为什么没有在 PersonInfo 中使用类内初始化？

解：

因为这里只需要聚合类就够了，所以没有必要在 PersionInfo 中使用类内初始化。

# Exercise 8.13

重写本节的电话号码程序，从一个命名文件而非 cin 读取数据。

解：

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

	using std::vector; using std::string; using std::cin; using std::istringstream;
	using std::ostringstream; using std::ifstream; using std::cerr; using std::cout; using std::endl;
	using std::isdigit;

	struct PersonInfo {
	string name;
	vector<string> phones;
	};

	bool valid(const string& str)
	{
	return isdigit(str[0]);
	}

	string format(const string& str)
	{
	return str.substr(0,3) + "-" + str.substr(3,3) + "-" + str.substr(6);
	}

	int main()
	{
	ifstream ifs("../data/phonenumbers.txt");
	if (!ifs)
	{
	cerr << "no phone numbers?" << endl;
	return -1;
	}

	string line, word;
	vector<PersonInfo> people;
	istringstream record;
	while (getline(ifs, line))
	{
	PersonInfo info;
	record.clear();
	record.str(line);
	record >> info.name;
	while (record >> word)
	info.phones.push_back(word);
	people.push_back(info);
	}

	for (const auto &entry : people)
	{
	ostringstream formatted, badNums;
	for (const auto &nums : entry.phones)
	if (!valid(nums)) badNums << " " << nums;
	else formatted << " " << format(nums);
	if (badNums.str().empty())
	cout << entry.name << " " << formatted.str() << endl;
	else
	cerr << "input error: " << entry.name
	<< " invalid number(s) " << badNums.str() << endl;
	}

	return 0;
	}

# Exercise 8.14

我们为什么将 entry 和 nums 定义为 const auto& ？

解：

它们都是类类型，因此使用引用避免拷贝。
在循环当中不会改变它们的值，因此用 const 。

# Chapter Summary

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