這篇文章主要介紹了C++編程中的文件流與字符串流,是C++入門學(xué)習(xí)中的基礎(chǔ)知識,需要的朋友可以參考下

C++文件流類與文件流對象

文件流是以外存文件為輸入輸出對象的數(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)。每一個文件流都有一個內(nèi)存緩沖區(qū)與之對應(yīng)。

請區(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象的流。若要對磁盤文件輸入輸出，就必須通過文件流來實現(xiàn)。

在C++的I/O類庫中定義了幾種文件類，專門用于對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個用于文件操作的文件類：

ifstream類，它是從istream類派生的，用來支持從磁盤文件的輸入。

ofstream類，它是從ostream類派生的，用來支持向磁盤文件的輸出。

fstream類，它是從iostream類派生的，用來支持對磁盤文件的輸入輸出。

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

其實在用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備為對象的輸入輸出中，也是要定義流對象的，如cin、cout就是流對象，C++是通過流對象進行輸入輸出的。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，由于情況各異，無法事先統(tǒng)一定義，必須由用戶自己定義。此外，對磁盤文件的操作是通過文件流對象(而不是cin和cout)實現(xiàn)的。文件流對象是用文件流類定義的，而不是用istream和ostream類來定義的。可以用下面的方法建立一個輸出文件流對象：

1. ofstream outfile; 

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

C++對字符串流的讀寫

文件流是以外存文件為輸入輸出對象的數(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)從二進制形式轉(zhuǎn)換為ASCII代碼，然后存放在緩沖區(qū)， 再從緩沖區(qū)送到字符數(shù)組。從字符數(shù)組讀數(shù)據(jù)時，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)換為二進制形式。總之，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)變量類型的二進制形式，然后賦給變量。對于字符串流的輸入輸出的情況，如不清楚，可以從對標(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,因此對它們的操作方法是基本相同的。向內(nèi)存中的一個字符數(shù)組寫數(shù)據(jù)就如同向文件寫數(shù)據(jù)一樣,但有3點不同：

輸出時數(shù)據(jù)不是流向外存文件，而是流向內(nèi)存中的一個存儲空間。輸入時從內(nèi)存中的存儲空間讀取數(shù)據(jù)。在嚴(yán)格的意義上說，這不屬于輸入輸出，稱為讀寫比較合適。 因為輸入輸出一般指的是在計算機內(nèi)存與計算機外的文件(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++的流輸入輸出機制，因此往往也用輸入和輸出來表述讀寫操作。

字符串流對象關(guān)聯(lián)的不是文件,而是內(nèi)存中的一個字符數(shù)組,因此不需要打開和關(guān)閉文件。

每個文件的最后都有一個文件結(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象時通過給定參數(shù)來確立字符串流與字符數(shù)組的關(guān)聯(lián)。即通過調(diào)用構(gòu)造函數(shù)來解決此問題。建立字符串流對象的方法與含義如下。

建立輸出字符串流對象

ostrstream類提供的構(gòu)造函數(shù)的原型為：

1. 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個參數(shù)是可選的，默認(rèn)為ios::out方式。可以用以下語句建立輸出字符串流對象并與字符數(shù)組建立關(guān)聯(lián)：

1. ostrstream strout(ch1,20); 

作用是建立輸出字符串流對象strout，并使strout與字符數(shù)組ch1關(guān)聯(lián)(通過字符串流將數(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象

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

1. istrstream::istrstream(char *buffer); 
2. istrstream::istrstream(char *buffer,int n); 

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

1. istrstream strin(ch2); 

作用是建立輸入字符串流對象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。

1. 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象

strstream類提供的構(gòu)造函數(shù)的原型為：

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

可以用以下語句建立輸入輸出字符串流對象：

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

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

以上個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。

1. #include <strstream> 
2. using namespace std; 
3. struct student 
4. { 
5. int num; 
6. char name[20]; 
7. float score; 
8. }; 
9. int main( ) 
10. { 
11. student stud[3]={1001,"Li",78,1002,"Wang",89.5,1004,"Fun",90}; 
12. char c[50]; //用戶定義的字符數(shù)組 
13. 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 
14. for(int i=0;i<3;i++) //向字符數(shù)組c寫個學(xué)生的數(shù)據(jù) 
15. strout<<stud[i].num<<stud[i].name<<stud[i].score; 
16. strout<<ends; //ends是C++的I/O操作符,插入一個'//0' 
17. cout<<"array c:"<<c<<endl; //顯示字符數(shù)組c中的字符 
18. } 

運行時在顯示器上的輸出如下：

1. array c: 
2. 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，而不是以二進制形式表示的數(shù)據(jù)。

2) 在建立字符串流strout時指定流緩沖區(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，這時字符串流最多可以傳送30個字符給字符數(shù)組c。請思考：如果將流 緩沖區(qū)大小改為10字節(jié)，即：

1. ostrstream.strout( c ,10); 

運行情況會怎樣?流緩沖區(qū)只能存放10個字符，將這10個字符寫到字符數(shù)組c中。運行時顯示的結(jié)果是：

1. 1001Li7810 

字符數(shù)組c中只有10個有效字符。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，就會出現(xiàn)問題，因為無法分隔兩個相鄰的數(shù)據(jù)。為解決此問題，可在輸出時人為地加入空格。如

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

同時應(yīng)修改流緩沖區(qū)的大小，以便能容納全部內(nèi)容，今改為字節(jié)。這樣，運行時將輸出：

1. 1001 Li 78 1002 Wang 89.5 1004 Fun 90 

再讀入時就能清楚地將數(shù)據(jù)分隔開。

[例] 在一個字符數(shù)組c中存放了個整數(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。

1. #include <strstream> 
2. using namespace std; 
3. int main( ) 
4. { 
5. char c[50]="12 34 65 -23 -32 33 61 99 321 32"; 
6. int a[10],i,j,t; 
7. cout<<"array c:"<<c<<endl; //顯示字符數(shù)組中的字符串 
8. istrstream strin(c,sizeof(c)); //建立輸入串流對象strin并與字符數(shù)組c關(guān)聯(lián) 
9. for(i=0;i<10;i++) 
10. strin>>a[i]; //從字符數(shù)組c讀入個整數(shù)賦給整型數(shù)組a 
11. cout<<"array a:"; 
12. for(i=0;i<10;i++) 
13. cout<<a[i]<<" "; //顯示整型數(shù)組a各元素 
14. cout<<endl; 
15. for(i=0;i<9;i++) //用起泡法對數(shù)組a排序 
16. for(j=0;j<9-i;j++) 
17. if(a[j]>a[j+1]) 
18. {t=a[j];a[j]=a[j+1];a[j+1]=t;} 
19. ostrstream strout(c,sizeof(c)); //建立輸出串流對象strout并與字符數(shù)組c關(guān)聯(lián) 
20. for(i=0;i<10;i++) 
21. strout<<a[i]<<" "; //將個整數(shù)存放在字符數(shù)組c 
22. strout<<ends; //加入'//0' 
23. cout<<"array c:"<<c<<endl; //顯示字符數(shù)組c 
24. return 0; 
25. } 

運行結(jié)果如下：

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

對字符串流的幾點說明：

1) 用字符串流時不需要打開和關(guān)閉文件。

2) 通過字符串流從字符數(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)組逐個訪問字符，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字符數(shù)組的優(yōu)點，使用方便靈活。

3) 程序中先后建立了兩個字符串流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。分別對同一字符數(shù)組進行操作。甚至可以對字符數(shù)組交叉進行讀寫，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，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)組無異，可以對該數(shù)組進行其他各種操作。

通過以上對字符串流的介紹，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)存中的臨時倉庫，可以用來存放各種類型的數(shù)據(jù)(以ASCII形式存放)，在需要時再從中讀回來。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。因此只能作為臨時的存儲空間。