Linux C++：標準IO&文件IO

    以前學C語言的時候學習過標準IO和文件IO，現在再來複習整理下，並學習下c++的IO。

1.什麼是標準IO：

    標準I/O是ANSI C建立的一個標準I/O模型，是一個標準函數包和stdio.h頭文件中的定義，具有一定的可移植性。標準IO庫處理很多細節。例如緩存分配，以優化長度執行IO等。標準的IO提供了三種類型的緩存。（1）全緩存：當填滿標準IO緩存後才進行實際的IO操作。 （2）行緩存：當輸入或輸出中遇到新行符時，標準IO庫執行IO操作。 （3）不帶緩存：stderr就是了。stdin：標準輸入 ，stdout：標準輸出 ，stderr：標準錯誤輸出。C++爲用戶進行標準I/O操作定義了四個類對象： cin，cout，cerr和clog。

2.是什麼文件IO：

    文件IO稱之爲不帶緩存的IO（unbuffered I/O)。不帶緩存指的是每個read，write都調用內核中的一個系統調用。也就是一般所說的低級I/O——操作系統提供的基本IO服務，與os綁定，特定於linix或unix平臺。

3.兩者區別：

    首先：兩者一個顯著的不同點在於，標準I/O默認採用了緩衝機制，比如調用fopen函數，不僅打開一個文件，而且建立了一個緩衝區（讀寫模式下將建立兩個緩衝區），還創建了一個包含文件和緩衝區相關數據的數據結構。低級I/O一般沒有采用緩衝，需要自己創建緩衝區，不過其實在linix或unix系統中，都是有使用稱爲內核緩衝的技術用於提高效率，讀寫調用是在內核緩衝區和進程緩衝區之間進行的數據複製。其次從操作的設備上來區分，文件I/O主要針對文件操作，讀寫硬盤等，它操作的是文件描述符，標準I/O針對的是控制檯，打印輸出到屏幕等，它操作的是字符流。對於不同設備得特性不一樣，必須有不同api訪問才最高效。

stdin示例(需要std=c++11)：

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    const int size = 10;
    char buf[10] = "";
    
    //c++標準輸入一行 ， 回車鍵結束
    cin.getline(buf,size);
    cout<<"cin read : "<<buf<<endl;
    
    //c使用標準輸入讀取鍵盤數據，\n結束
    while(NULL != fgets(buf,size,stdin)){
        printf("Read  :   %s",buf);
    }
    
    return 0;
}

stdout示例(需要std=c++11)：

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    char buf[] = "I'm stdout";
    
    fprintf(stdout,"%s\n",buf);

    return 0;
}

stderr示例(需要std=c++11)：

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    char buf[] = "I'm stderr";
    
    fprintf(stderr,"%s\n",buf);

    return 0;
}

OK，接下來是文件IO相關的內容與代碼咯。

    前面我們已經使用了 iostream 標準庫，它提供了 cin 和 cout 方法分別用於從標準輸入讀取流和向標準輸出寫入流。文件讀取流和向文件寫入流。這就需要用到 C++ 中另一個標準庫 fstream，它定義了三個新的數據類型：

• ofstream：該數據類型表示輸出文件流，用於創建文件並向文件寫入信息。
• ifstream ：該數據類型表示輸入文件流，用於從文件讀取信息。
• fstream  ：該數據類型通常表示文件流，且同時具有 ofstream 和 ifstream 兩種功能，這意味着它可以創建文件，向文件寫入信息，從文件讀取信息。

   這些類直接的或者間接的繼承自istream和ostream。我們經常使用的istream和ostream的類是標準庫中的 cin 和cout。

打開文件：

    在從文件讀取信息或者向文件寫入信息之前，必須先打開文件。ofstream 和 fstream 對象都可以用來打開文件進行寫操作，如果只需要打開文件進行讀操作，則使用 ifstream 對象。

//open() 函數的標準語法，open() 函數是 fstream、ifstream 和 ofstream 對象的一個成員。
void open(const char *filename, ios::openmode mode);

第二個參數爲操作模式如下：

模式標誌	    描述
ios::app	追加模式。所有寫入都追加到文件末尾。
ios::ate	文件打開後定位到文件末尾。
ios::in	        打開文件用於讀取。
ios::out	打開文件用於寫入。
ios::trunc	如果該文件已經存在，其內容將在打開文件之前被截斷，即把文件長度設爲 0。

你也可以進行多種模式組合 例如：

//寫入模式打開文件，並希望截斷文件，以防文件已存在
ofstream outfile;
outfile.open("file.dat", ios::out | ios::trunc );

//進行讀寫操作
ifstream  afile;
afile.open("file.dat", ios::out | ios::in );

寫入文件：

    使用的是 ofstream 或 fstream 對象，進行寫入。

讀取文件：

    使用的是 ifstream 或 fstream 對象，進行讀取。

讀取與寫入文件示例(ifstream&ofstream)：

#include <fstream>
#include <iostream>
using namespace std;
 
int main ()
{
    
   char data[100];
 
   // 以寫模式打開文件
   ofstream outfile;
   outfile.open("afile.dat");
 
   cout << "Writing to the file" << endl;
   cout << "Enter your name: "; 
   cin.getline(data, 100);
 
   // 向文件寫入用戶輸入的數據
   outfile << data << endl;
 
   cout << "Enter your age: "; 
   cin >> data;
   cin.ignore();
   
   // 再次向文件寫入用戶輸入的數據
   outfile << data << endl;
 
   // 關閉打開的文件
   outfile.close();
 
   // 以讀模式打開文件
   ifstream infile; 
   infile.open("afile.dat"); 
 
   cout << "Reading from the file" << endl; 
   infile >> data; 
 
   // 在屏幕上寫入數據
   cout << data << endl;
   
   // 再次從文件讀取數據，並顯示它
   infile >> data; 
   cout << data << endl; 
 
   // 關閉打開的文件
   infile.close();
 
   return 0;
}

讀寫文件操作(fstream)：

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
 
int main()
{
    char data[50];
    fstream  myfile;
    //使用ios::app 定位於文件末端，所以讀寫都在之前文件的末端開始
    myfile.open("myfile.dat", ios::app|ios::out|ios::in);
    cin>>data;
    cin.ignore();
    //將數據寫入文件
    myfile<<data;
    //使用afile.seekg(ios::beg);，讓文件重新定位到開頭
    //afile.seekg(ios::beg);
    //將數據從文件中讀取出來
    myfile>>data;
    cout<<data<<endl;
    myfile.close();
    return 0;
}

文件位置指針:

    istream 和 ostream 都提供了用於重新定位文件位置指針的成員函數。這些成員函數包括關於 istream 的 seekg（"seek get"）和關於 ostream 的 seekp（"seek put"）。

    seekg 和 seekp 的參數通常是一個長整型。第二個參數可以用於指定查找方向。查找方向可以是 ios::beg（默認的，從流的開頭開始定位），也可以是 ios::cur（從流的當前位置開始定位），也可以是 ios::end（從流的末尾開始定位）。

文件位置指針是一個整數值，指定了從文件的起始位置到指針所在位置的字節數。下面是關於定位 "get" 文件位置指針的實例：

// 定位到 fileObject 的第 n 個字節（假設是 ios::beg）
fileObject.seekg( n );
 
// 把文件的讀指針從 fileObject 當前位置向後移 n 個字節
fileObject.seekg( n, ios::cur );
 
// 把文件的讀指針從 fileObject 末尾往回移 n 個字節
fileObject.seekg( n, ios::end );
 
// 定位到 fileObject 的末尾
fileObject.seekg( 0, ios::end );

關閉文件：

    當程序終止時，關閉文件刷新所以流，釋放內存，是每個程序員必備的習慣。

void close（）；

總結：學習並複習了下c/c++的標準IO和文件IO，這只是冰上的一角。漫漫編程路需要我們不斷的學習與重溫、不斷練習，方可達到水滴石穿效果。

參考：https://www.runoob.com/