C++文件操作与文件流简介

迄今为止,我们讨论的输入输出是以系统指定的标准设备(输入设备为键盘,输出设备为显示器)为对象的。在实际应用中,常以磁盘文件作为对象。即从磁盘文件读取数据,将数据输出到磁盘文件。

一、文件的概念

所谓“文件”,一般指存储在外部介质上数据的集合。一批数据是以文件的形式存放在外部介质上的。操作系统是以文件为单位对数据进行管理的。要向外部介质上存储数据也必须先建立一个文件(以文件名标识),才能向它输出数据。

外存文件包括磁盘文件、光盘文件和U盘文件。目前使用最广泛的是磁盘文件。

对用户来说,常用到的文件有两大类,一类是程序文件(program file)。一类是数据文件(data file)。程序中的输入和输出的对象就是数据文件。

根据文件中数据的组织形式,可分为ASCII文件和二进制文件。对于字符信息,在内存中是以ASCII代码形式存放的,因此,无论用ASCII文件输出还是用二进制文件输出,其数据形式是一样的。但是对于数值数据,二者是不同的。例如有一个长整数,在内存中占个字节,如果按内部格式直接输出,在磁盘文件中占个字节,如果将它转换为ASCII码形式输出,则要占个字节。

C++提供低级的I/O功能和高级的I/O功能。高级的I/O功能是把若干个字节组合为一个有意义的单位,然后以ASCII字符形式输入和输出。传输大容量的文件时由于数据格式转换,速度较慢,效率不高。所谓低级的I/O功能是以字节为单位输入和输出的,在输入和输出时不进行数据格式的转换。这种输入输出速度快、效率高,一般大容量的文件传输用无格式转换的I/O。但使用时会感到不大方便。

文件流是以外存文件为输入输出对象的数据流。输出文件流是从内存流向外存文件的数据,输入文件流是从外存文件流向内存的数据。每一个文件流都有一个内存缓冲区与之对应。请区分文件流与文件的概念。文件流本身不是文件,而只是以文件为输入输出对象的流。若要对磁盘文件输入输出,就必须通过文件流来实现。

在C++的I/O类库中定义了几种文件类,专门用于对磁盘文件的输入输出操作。除了已介绍过的标准输入输出流类istream,ostream和iostream类外,还有个用于文件操作的文件类:

二、文件流类与文件流

(1) ifstream类,它是从istream类派生的。用来支持从磁盘文件的输入。

(2) ofstream类,它是从ostream类派生的。用来支持向磁盘文件的输出。

(3) fstream类,它是从iostream类派生的。用来支持对磁盘文件的输入输出。

要以磁盘文件为对象进行输入输出,必须定义一个文件流类的对象,通过文件流对象将数据从内存输出到磁盘文件,或者通过文件流对象从磁盘文件将数据输入到内存。

其实在用标准设备为对象的输入输出中,也是要定义流对象的,如cin,cout就是流对象,C++是通过流对象进行输入输出的。由于cin,cout已在iostream.h中事先定义,所以用户不需自己定义。在用磁盘文件时,由于情况各异,无法事先统一定义,必须由用户自己定义。此外,对磁盘文件的操作是通过文件流对象(而不是cin和cout)实现的。文件流对象是用文件流类定义的,而不是用istream和ostream类来定义的。

可以用下面的方法建立一个输出文件流对象:

现在在程序中定义了outfile为ofstream类(输出文件流类)的对象。但是有一个问题还未解决: 在定义cout时已将它和标准输出设备建立关联,而现在虽然建立了一个输出文件流对象,但是还未指定它向哪一个磁盘文件输出,需要在使用时加以指定。