第十四讲 文件流与 输出输入重载

输入输出流 文件流类与文件流对象 文件流对象与文件关联 文件读写：文本文件与二进制文件 在 C++ 中，所有的输入输出都通过“流”来描述。 输入流：数据流向程序 (input) 输出流：数据从程序中流出 (output) 具体实现方法：流类和流对象 文件流类与文件流对象 文件流对象与文件关联 文件读写：文本文件与二进制文件 重载输出输入操作运算符 << 和 >>

C++ I/O 库中定义的流类 ifstream istream ios iostream fstream ostream ofstream 类名 作用 头文件 ios 抽象父类 iostream istream ostream 通用输入流和其他输入流的父类 通用输出流和其他输出流的父类 通用输入输出流和其他输入输出流的父类 ifstream ofstream fstream 输入文件流类 输出文件流类 输入输出文件流类 ifstream istream ios iostream fstream ostream ofstream

文件流类 文件流头文件：fstream #include <fstream> 该头文件中定义了三个文件流类 ofstream 向文件写入数据 ifstream 从文件读取数据 fstream 既读又写

创建文件流对象 fstream fstrm; // 创建一个文件流对象，未绑定到任何文件 fstream fstrm(fname); // 创建一个文件流，并绑定到文件 fname fstream fstrm(fname, mode); // 创建文件流的同时指定文件的打开模式 这里的类 fstream 也可以是 ifstream 或 ofstream 如果用 ifstream，则对象所关联的文件只能读 如果用 ofstream，则对象所关联的文件只能写

文件流成员函数 文件流对象基本操作（成员函数） fstrm.open(fname) // 将文件流对象 fstrm 绑定到文件 fname fstrm.close() // 关闭与文件流对象 fstrm 绑定的文件 fstrm.is_open() // 测试文件是否已顺利打开（且未关闭） 将文件流对象关联到其它文件时，须先关闭已绑定的文件 文件流对象被释放时，close 会被自动调用

文件打开模式 ios::in // 只读 ios::out // 只写，若文件存在，则内容被清除 ios::app // 追加，即每次写操作均定位到文件末尾 ios::ate // 打开文件后立即定位到文件末尾 ios::Trunc // 若文件存在，则清除文件中原有的内容 ios::binary // 以二进制方式进行读写 输入输出方式是在 ios类 中定义的 以上方式可以组合使用，用“ | ”隔开，如 ios::out|ios::binary ios::app 通常与 ios::out 组合使用

文件打开模式（续） 在缺省情形下，文件以文本方式打开 ifstream 对象只能设定 in 模式，缺省为 in ofstream 对象只能设定 out 模式，缺省为 out fstream 对象可以设定 in 或/和 out 模式 建议使用 fstream 对象进行文件读写操作。 ifstream ifstrm; ofstream ofstrm; fstream fstrm; ifstrm.open("fname1"); // 以缺省方式打开 ofstrm.open("fname2", ios::out); fstrm.open("fname3", ios::out|ios::app);

文本文件操作 文本文件的写：<< 文本文件的读：>> 或 getline fstream fstrm("fname.txt",ios::out); fstrm << "Hello Math!" << endl; fstrm << "This is an example" << endl; fstrm.close(); ex14_fstream01.cpp 文本文件的读：>> 或 getline char str1[20], str2[20]; fstream fstrm("fname.txt",ios::in); fstrm >> str1; // 缺省以空格为输入结束符 fstrm.getline(str2,12); fstrm.close(); 我们是如何使用 cin 和 cout 的， 就可以同样来使用文件流对象

二进制文件操作 对二进制文件使用 <<、>> 或 getline 是没有意义的。 此时需要使用父类 ostream 的成员函数 write 和父类 istream 的成员函数 read。 write 和 read 的函数原型 write(const char* buf, int n); read(char* buf, int n); 字符指针 buf 指向内存中一段存储空间，n 是读写的字节数。

二进制文件操作（续） 输出文件流对象.write(buf,50); 输入文件流对象.read(buf,30); read 函数从输入文件流对象所关联的文件中，读入 30 个字节(或遇 EOF 结束），存放在字符指针 buf 所指的内存空间内。

例：二进制文件操作 const int n=5; int A[n]={1,2,3,4,5}; fstream fstrm("fout.dat",ios::out|ios::binary); // 文件流对象可以直接初始化 fstrm.write((char*)A,sizeof(A)); // 需要强制类型转换 fstrm.close(); int B[n]; fstrm.open("fout.dat",ios::in|ios::binary); fstrm.read((char*)B,sizeof(B)); ex14_fstream02.cpp

重载 << 和 >> IO 标准库分别使用 << 和 >> 执行输出和输入操作，为了 使得它们也适用于新定义的类，即也能用 << 和 >> 进行 相应对象的输出和输入，需要对这两个运算符进行重载。

重载 << 和 >> 我们通过具体例子来说明 注：不能作为成员函数重载！只能作为非成员函数！ class Rational { public: Rational() { x=0; y=1; } Rational(int x, int y) { this->x=x; this->y=y; } friend ostream & operator<<(ostream &, const Rational &); friend istream & operator>>(istream &, Rational &); private: int x, y; }; 注：不能作为成员函数重载！只能作为非成员函数！

friend ostream & operator<<(ostream &, const Rational &); 几点说明 friend ostream & operator<<(ostream &, const Rational &); 通常情况下，第一个形参是 ostream 对象的引用（不能是常引用） 第二个形参通常是 对象的常引用 （需要输出的对象） 为了与其他输出运算符保持一致，返回值通常是一个引用 ostream & operator<<(ostream & out, const Rational & a) { out << a.x << "/" << a.y; return out; } ex14_overload01.cpp 注：尽量减少格式化操作！如换行等

上机作业 1) 用文件流方式完成下面操作： 生成一个 6 X 6 的矩阵 A，其元素为 [0,1] 之间的双精度数。 (a) 将其按矩阵形式写入到一个文本文件 fout01.txt 中； (b) 将其写入到一个二进制文件 fout01.dat 中； (c) 再从文件 fout01.dat 中读取前 12 个数据（双精度）， 构成一个 2 X 6 的矩阵 B，并将 B 按行输出。 （程序命名为 hw14_01.cpp ） 2) 重载复数类的输出操作符 << 和输入操作符 >> 输出格式为： a+bi，如：3+4i （程序命名为 hw14_02.cpp ）