流式输入输出

在头文件 <fstream> 中，定义了两个类 std::ifstream 和 std::ofstream。它们可以分别用来写入和读取文件。先看一下使用的例子：

#include <fstream>
void write(int n) {
    std::ofstream ofs("w.txt");
    ofs << "Hello, " << n;
}
int read() {
    int n;
    std::ifstream ifs("r.txt");
    ifs >> n;
}
int main() {
    int n{read()};
    write(n);
}

虽然还没有具体讲这两个类的含义，但从这个例子上来看，它们的确和 std::cin std::cout 的用法十分相近。

`std::*fstream` 对象

std::ifstream 和 std::ofstream（下合称 std::*fstream）作为类，可以构造出相应的对象。不过当构造这两个类的对象时，一般要传入一个字符串作为其要读写的文件路径。比如：

std::ofstream a("a.txt");

这里构造了对象 a，并用 "a.txt" 作为构造参数。那么，通过 a 的文件写入就都会写入到名为 a.txt 的文件之中。类似地，std::ifstream b("b.txt"); 这样构造的 b 会使得从 b 的读取都是来自于 b.txt 文件。

如果待写入的文件不存在，则在写入之前程序会先自动创建这个文件。但程序不会创建待读取的文件：如果待读取的文件不存在，fail 成员函数会返回 true，且任何从中读取的语句都会被跳过。

格式化读写

std::*fstream 支持格式化的读写，即和 std::cin std::cout 类似的、基于 operator>> operator<< 的读写操作。用 std::ofstream 举例的话：

std::ofstream a("a.txt");
a << "Hello" << 42 << '3' << false;

这样，会向 a.txt 写入 Hello4230 这些内容。从代码上看，a 和 std::cout 的作用几乎一模一样，只不过 std::cout 将写入的内容打印到屏幕上，而 a 会将它们保存在 a.txt 中。如果是 std::ifstream 的话：

std::ifstream b("b.txt");
int x, y, z;
b >> x >> y >> z;

如果目前 b.txt 中存放了 3 4 5，那么上面几行代码就会将 x 赋值为 3，y 赋值为 4，z 赋值为 5。同样地，遵循和 std::cin 一样的写入规则，比如跳过空白字符等等。若你需要，可以使用 get 成员函数或者 getline 成员函数实现更复杂的字符或字符串读入。

读入失败与 EOF

在上面的例子中，如果 b.txt 中没有足够的信息——比如它只有 3 4 两个数，那么就会引发 EOF（文件结尾）错误，即程序期望读入一些数据但已经读到了文件末尾。这件事情我们之前提到过，但在文件输入输出上显得更加常见。因此，为了写出更健壮的程序，我们建议经常判断这类错误是否发生。比如，你可以使用 std::ifstream 的 fail 成员函数。

std::ifstream b("b.txt");
int x, y, z;
b >> x >> y >> z;
// 和 std::cin.fail() 类似，判断是否读入失败
if (b.fail()) {
    std::cout << "Read from b.txt failed." << std::endl;
    std::exit(0); // 发生错误便退出程序
}

无格式读写

之前说的格式化读写都依赖于这样一个事实：写入的文件和待读取的文件都是文本文件，也就是人类可读的字符串格式。如果我们想要向其中写入原生的、裸的二进制数据，那就不太好了。

为什么我们需要写入或读取原生二进制数据？因为二进制数据能容纳的信息远远超过文本（字符串）信息。考虑存储一个比较大的数，比如 123456789。那么，用原先文本的方式存储它需要 9 个字节来保存，可能还带有额外的、用于分隔数据的空格等；但如果用二进制形式来存储的话，那么一个 long 类型的变量就能存放这个值。如果 long 类型的大小是 4 个字节，那相比之下直接存储这个 long 的二进制数据所占的存储空间是原先文本的一小半。

了解二进制存储数据的必要性后，来看一下如何实现。首先，在构造 std::*fstream 时，需要传入额外的第二个参数，表明这是一个用二进制方式读写（或称为“二进制模式”）的流对象。这个额外的参数是 std::ios::binary：

std::ifstream ifs("a.bin", std::ios::binary);
std::ofstream ofs("b.bin", std::ios::binary);

实际上这个第二参数与之后所说的无格式读写并没有必然的联系。这个第二参数只是改变了对换行符的处理方式：在文本模式下，操作系统换行符的差异（如 CRLF 和 LF）会被 C++ 屏蔽掉，对用户可见的只有 '\n'；而在二进制模式下，不屏蔽这样的差异：CRLF 会原生地读取为 0x0d 0x0a。

在二进制模式的 std::ofstream 流中，使用 write 成员函数将指定地址、指定长度的数据写入到文件中：

// 成员函数 write 将 s 指向的地址及其后面 count 个字节写入到文件
std::ofstream write(const char* s, unsigned count);

使用的例子如下。下面这段程序将 int 类型的值 42 以二进制形式写入到 b.bin 文件中。

int n{42};
std::ofstream b("b.bin", std::ios::binary);
b.write(reinterpret_cast<char*>(&n), sizeof(n));

注意这里使用了 reinterpret_cast 实现从 int* 到 char* 的转换。由于糟糕的库设计，我们不得不使用这样丑陋的转换（或者 C 风格转换）。

类似地，std::ifstream 流的 read 成员函数读取若干字节的数据，写入到指定地址中：

// 成员函数 read 从文件中读取 count 个字节，写入到 s 指向的地址
std::ifstream read(char* s, unsigned count);

使用的例子如下。

int n;
std::ifstream a("a.bin", std::ios::binary);
a.read(reinterpret_cast<char*>(&n), sizeof(n));

注意事项

几乎任何情形都不需要手动调用流对象的 close 成员函数。尽管部分教材可能会要求你这样做，但这是完全没有必要的：文件的关闭操作会在 std::*fstream 的析构函数中自动完成，无需任何手动处理。

# 流式输入输出

# std::*fstream 对象

# 格式化读写

# 读入失败与 EOF