IO库
8.1IO类
为了支持使用宽字符的语言，标准库定义了一组类型和对象来操纵
wchar_t类型的数据。宽字符版本的类型和函数的名字以一个w开始。
8.1.1IO对象无拷贝或赋值
不能拷贝或对IO对象赋值：
ofstream out1, out2;
out1 = out2; // 错误：不能对流对象赋值
ofstream print(ofstream); // 错误：不能初始化ofstream参数
out2 = print(out2); // 错误：不能拷贝流对象
由于不能拷贝IO对象，因此也不能将形参或返回类型设置为流类型。进行IO操作的函数通常以引用方式传递和返回流。读写一个IO对象会改变其状态，因此传递和返回的引用不能是
const的。
8.1.2条件状态
IO操作一个与生俱来的问题是可能发生错误。一些错误是可恢复的，而其他错误则发生在系统深处，已经超出了应用程序可以修正的范围。
一个流一旦发生错误，其上后续的IO操作都会失败。只有当一个流处于无错状态时，才可以从它读取数据，向它写入数据。由于流可能处于错误状态，因此代码通常应该在使用一个流之前检查它是否处于良好状态：
while (cin >> word) {
// ok：读操作成功
}
查询流的状态
将流作为条件使用，只能告知流是否有效，而无法告知具体发生了什么。有时也需要知道流为什么会失败。例如，在键入文件结束标识后的应对措施，可能与遇到一个IO设备错误的处理方式是不同的。
IO库定义了一个与机器无关的iostate类型，它提供了表达流状态的完整功能。这个类型应作为一个位集合来使用。IO库定义了4个iostate类型的constexpr值，表示特定的位模式。这些值用来表示特定类型的IO条件，可以与位运算符一起使用来一次性检测或设置多个标志位：
badbit表示系统级错误，如不可恢复的读写错误。通常情况下，一旦batbit被置位，流就无法再使用了。- 在发生可恢复错误后，
failbit被置位，如期望读取数值却读出一个字符等错误。这种问题通常是可以修正的，流还可以继续使用。- 如果到达文件结束位置，
eofbit和failbit都会被置位。gootbit的值为0，表示流未发生错误。如果badbit、failbit和eofbit任一个被置位，则检测流状态的条件会失败。标准库还定义了一组函数来查询这些标志位的状态：
- 操作
good在所有错误位均未置位的情况下返回true。bad、fail和eof则在对应错误位被置位时返回true。- 此外，在
badbit被置位时，fail也会返回true。这意味着，使用good或fail是确定流的总体状态的正确方法。实际上，将流当做条件使用的代码就等价于!fail()。而eof和bad操作只能表示特定的错误。
管理条件状态
- 流对象的
rdstate成员返回一个iostate值，对应流的当前状态。setstate操作将给定条件位置位，表示发生了对应错误。clear成员是一个重载的成员：它有一个不接受参数的版本，而另一个版本接受一个iostate类型的参数。
clear不接受参数的版本复位所有错误标志位。执行clear后，调用good会返回true：
auto old_state = cin.rdstate(); // 记住cin的当前状态
cin.clear(); // 使cin有效
process_input(cin); // 使用cin
cin.setstate(old_state); // 将cin置为原有状态
带参数的
clear版本接受一个iostate值，表示流的新状态，即将要设为当前状态的标志值。为了复位单一的条件状态位，首先用rdstate读出当前条件状态，然后用位操作将所需位复位来生成新的状态。
下面的代码将failbit和badbit复位，但保持eofbit不变。
// 复位failbit和badbit，保持其他位标志不变
cin.clear(cin.rdstate() & ~cin.failbit & ~cin.badbit);
8.1.3管理输出缓冲
每个输出流都管理一个缓冲区，用来保存程序读写的数据。例如，如果执行下面的代码：
os << "please enter a value: ";
文本串可能立即打印出来，但也有可能被操作系统保存在缓冲区中，随后再打印。有了缓冲机制，操作系统就可以将程序的多个输出操作组合成单一的系统级操作。由于设备的写操作可能很耗时，允许操作系统将多个输出操作组合为单一的设备写操作，这样可以带来很大的性能提升。
导致缓冲刷新(即，数据真正写到输出设备或文件)的原因有很多：
- 程序正常结束，作为
main函数的return操作的一部分，缓冲刷新被执行。- 缓冲区满时，需要刷新缓冲，而后新的数据才能继续写入缓冲区。
- 可以使用操纵符如
endl来显式刷新缓冲区。- 在每个输出操作之后，可以用操纵符
unitbuf设置流的内部状态，来清空缓冲区。默认情况下，对cerr是设置unitbuf的，因此写到cerr的内容都是立即刷新的。- 一个输出流可能被关联到另一个流。在这种情况下，当读写被关联的流时，关联到的流的缓冲区会被刷新。例如，默认情况下，
cin和cerr都关联到cout。因此，读cin或写cerr都会导致cout的缓冲区被刷新。
刷新输出缓冲区
操纵符
endl完成换行并刷新缓冲区的工作；flush刷新缓冲区，但不输出任何额外的字符；ends向缓冲区插入一个空字符，然后刷新缓冲区。
cout << "hi!" << endl; // 输出hi和一个换行，然后刷新缓冲区
cout << "hi!" << flush; // 输出hi，然后刷新缓冲区，不附加任何额外字符
cout << "hi!" << ends; // 输出hi和一个空字符，然后刷新缓冲区
unitbuf操纵符
如果想在每次输出操作后都刷新缓冲区，可以使用
unitbuf操纵符。它告诉流在接下来的每次写操作之后都进行一次flush操作。而nounitbuf操纵符则重置流，使其恢复使用正常的系统管理的缓冲区刷新机制：
cout << unitbuf; // 所有输出操作后都会立即刷新缓冲区，无缓冲
cout << nounitbuf; // 回到正常的缓冲方式
如果程序异常终止，输出缓冲区是不会被刷新的。当一个程序崩溃后，它所输出的数据很可能停留在输出缓冲区中等待打印。
当调试一个已经崩溃的程序时，需要确认那些认为已经输出的数据确实已经刷新了。否则，可能将大量时间浪费在追踪代码为什么没有执行上，而实际代码已经执行了，只是程序崩溃后缓冲区没有被刷新，输出数据被挂起没有打印而已。
关联输入和输出流
当一个输入流被关联到一个输出流时，任何试图从输入流读取数据的操作都会先刷新关联的输出流。标准库将
cout和cin关联在一起，因此：
cin >> ival;
会导致
cout的缓冲区被刷新。
交互式系统通常应该关联输入流和输出流。这意味着所有输出，包括用户提示信息，都会在读操作之前被打印出来。
tie有两个重载的版本：一个版本不带参数，返回指向输出流的指针。如果本对象当前关联到一个输出流，则返回的就是指向这个输出流的指针，如果对象未关联到流，则返回空指针。tie的第二个版本接受一个指向ostream的指针，将自己关联到此ostream(带参数的版本返回操作前的绑定流)。
既可以将一个istream对象关联到另一个ostream，也可以将一个ostream关联到另一个ostream：
cin.tie(&cout); // 仅仅是用来展示：标准库已经将cin和cout关联在一起
// old_tie指向当前关联到cin的流(如果有的话)
ostream *old_tie = cin.tie(nullptr); // cin不再与其他流关联，需要注意的是，带参数的版本返回操作前的绑定流，在这即为cout
cin.tie(&cerr); // 读取cin会刷新cerr而不是cout
cin.tie(old_tie); // 重建cin和cout间的正常关联
每个流同时最多关联到一个流，但多个流可以同时关联到同一个
ostream。
8.2文件输入输出
除了继承自
iostream类型的行为之外，fstream中定义的类型还增加了一些新的成员来管理与流关联的文件。
8.2.1使用文件流对象
创建文件流对象时，可以提供文件名(可选)。如果提供了一个文件名，则
open会自动被调用：
ifstream in(ifile); // 构造一个ifstream并打开给定文件
ofstream out; // 输出文件流未关联到任何文件
在新C++标准中，文件名既可以是库类型
string对象，也可以是c风格字符数组。旧版本的标准库只允许c风格字符数组。
用fstream代替iostream&
在要求使用基类型对象的地方，可以用继承类型的对象来替代。这意味着，接受一个
iostream类型引用(或指针)参数的函数，可以用一个对应的fstream(或sstream)类型来调用：
ifstream input(argv[1]); // 打开销售记录文件
ofstream output(argv[2]); // 打开输出文件
Sales_data total; // 保存销售总额的变量
if (read(input, total)) { // 读取第一条销售记录
Sales_data trans; // 保存下一条销售记录的变量
while (read(input, trans)) { // 读取剩余记录
if (total.isbn() == trans.isbn()) { // 检查isbn
total.combine(trans); // 更新销售总额
} else {
print(output, total) << endl; // 打印结果
total = trans; // 处理下一本书
}
}
print(output, total) << endl; // 打印最后一本书的销售额
} else { // 文件中无输入数据
cerr << "No data?!" << endl;
}
成员函数open和close
如果定义了一个空文件流对象，可以随后调用
open来将它与文件关联起来：
ifstream in(ifile);
ofstream out;
out.open(ifile + ".copy");
如果
open调用失败，则failbit会被置位。因为调用open可能失败，进行open是否成功的检测通常是一个好习惯：if (out)。
一旦一个文件流已经打开，它就保持与对应文件的关联。实际上，对一个已经打开的文件调用open会失败，并会导致failbit被置位。随后的试图使用文件流的操作都会失败。为了将文件流关联到另外一个文件，必须首先关闭已经关联的文件。一旦文件成功关闭，可以打开新的文件：
in.close();
in.open(ifile + "2");
如果
open成功，则open会设置流的状态，使得good()为true。
自动构造和析构
考虑这样一个程序，它的
main函数接受一个要处理的文件列表：
for (auto p = argv + 1; p != argv + argc; ++p) {
ifstream input(*p);
if (input) { // 检查open是否成功
process(input); // 如果文件打开成功，处理此文件
} else {
cerr << "couldn't open: " + string(*p);
}
} // 每个循环步input都会离开作用域，因此会被销毁
当一个
fstream对象被销毁时，close会自动被调用。
8.2.2文件模式
无论用哪种方式打开文件，都可以指定文件模式，调用
open打开文件时可以，用一个文件名初始化流来隐式打开文件时也可以。指定文件模式有如下限制：
- 只可以对
ofstream或fstream对象设定out模式。- 只可以对
ifstream或fstream对象设定in模式。- 只有当
out也被设定时才可以设定trunc模式。- 只要
trunc没被设定，就可以设定app(append)模式。在app模式下，即使没有显式指定out模式，文件也总是以输出方式被打开。- 默认情况下，即使没有指定
trunc，以out模式打开的文件也会被截断。为了保留以out模式打开的文件的内容，必须同时指定app模式，这样只会将数据追加写到文件末尾；或者同时指定in模式，即打开文件同时进行读写操作。ate和binary模式可用于任何类型的文件流对象，且可以与其他任何文件模式组合使用。
以out模式打开文件会丢弃已有数据
默认情况下，当打开一个
ofstream时，文件的内容会被丢弃。阻止一个ofstream清空给定文件内容的方法是同时指定app模式：
// 在这几条语句中，file1都被截断
ofstream out("file1"); // 隐含以输出模式打开文件并截断文件
ofstream out2("file1", ofstream::out); // 隐含地截断文件
ofstream out3("file1", ofstream::out | ofstream::trunc);
// 为了保留文件内容，必须显式指定app模式
ofstream app("file2", ofstream::app); // 隐含为输出模式
ofstream app2("file2", ofstream::out | ofstream::app);
保留被
ofstream打开的文件中已有数据的唯一方法是显示指定app或in模式。
每次调用open时都会确定文件模式
对于一个给定流，每当打开文件时，都可以改变其文件模式：
ofstream out; // 未指定文件打开模式
out.open("scratchpad"); // 模式隐含设置为输出和截断
out.close(); // 关闭out，以便将其用于其他文件
out.open("precious", ofstream::app); // 模式为输出和追加
out.close();
在每次打开文件时，都要设置文件模式，可能是显示地设置，也可能是隐式地设置。当程序未指定模式时，就使用默认值。
8.3string流
8.3.1使用istringstream
当某些工作是对整行文本进行处理，而其他一些工作是处理行内的单个单词时，通常可以使用
istringstream。例如，读取文件中的人员和电话信息：
// 成员默认为公有
struct PersonInfo {
string name; // 人名
vector<string> phones; // 相关联的所有电话号码
};
string line, word; // 分别保存来自输入的一行和单词
vector<PersonInfo> people; // 保存来自输入的所有记录
// 逐行从输入读取数据，直至cin遇到文件尾(或其他错误)
while (getline(cin, line)) {
PersonInfo info; // 创建一个保存此记录数据的对象
istringstream record(line); // 将记录绑定到刚读入的行
record >> info.name; // 读取名字
while (record >> word) { // 读取电话号码
info.phones.push_back(word); // 保存它们
}
people.push_back(info); // 将此记录追加到people末尾
}
8.3.2使用ostringstream
当逐步构造输出，希望最后一起打印时，
ostringstream是很有用的。
for (const auto &entry : people) { // 对people中的每一项
// 每个循环步创建的对象，先将输出内容写入到一个内存ostringstream 中
ostringstream formatted, badNums;
for (const auto &nums : entry.phones) { // 对每个数
if (!valid(nums)) {
badNums << " " << nums; // 将数的字符串形式存入badNums
} else {
// 将格式化的字符串写入formatted
formatted << " " << format(nums);
}
}
if (badNums.str().empty()) { // 没有错误的数
os << entry.name << " " // 打印名字
<< formatted.str() << endl; // 和格式化的数
} else { // 否则，打印名字和错误的数
cerr << "input error: " << entry.name
<< " invalid number(s) " << badNums.str() << endl;
}
}