Язык программирования C++. Пятое издание - Стенли Липпман

8.2.1. Использование объектов файловых потоков

Когда необходимо читать или писать в файл, определяется объект файлового потока (file stream), который связывается с файлом. Каждый класс файлового потока определяет функцию-член open(), которая выполняет все системные операции, необходимые для поиска указанного файла и его открытия для чтения или записи.

При создании файлового потока можно (но не обязательно) указать имя файла. При предоставлении имени файла функция open() вызывается автоматически:

ifstream in(ifile); // создать объект ifstream и открыть указанный файл

ofstream out;       // файловый поток вывода, не связанный с файлом

Этот код определяет in как входной поток, инициализированный для чтения из файла, указанного строковым аргументом ifile. Код определяет out как поток вывода, который еще не связан с файлом. По новому стандарту имена файлов могут быть переданы как в переменной библиотечного типа string, так и в символьном массиве в стиле С (см. раздел 3.5.4). Предыдущие версии библиотеки допускали только символьные массивы в стиле С.

Использование fstream вместо iostream&

Как упоминалось в разделе 8.1, объект производного типа можно использовать в тех местах, где ожидается объект базового типа. Благодаря этому факту функции, получающие ссылку (или указатель) на один из типов iostream, могут быть вызваны от имени соответствующего типа fstream (или sstream). Таким образом, если имеется функция, получающая ссылку ostream&, то ее можно вызвать, передав объект типа ofstream, то же относится к ссылке istream& и типу ifstream.

Например, функции read() и print() (см. раздел 7.1.3) можно использовать для чтения и записи в именованный файл. В этом примере подразумевается, что имена файлов ввода и вывода передаются как аргументы функции main() (см. раздел 6.2.5):

ifstream input (argv[1]); // открыть файл транзакций продаж

ofstream output(argv[2]); // открыть файл вывода

Sales_data total;         // переменная для хранения текущей суммы

if (read(input, total)) { // прочитать первую транзакцию

 Sales_data trans;        // переменная для хранения данных следующей

                          // транзакции

 while(read(input, trans)) { // читать остальные транзакции

  if (total.isbn() == trans.isbn()) // проверить isbn

   total.combine(trans); // обновить текущую сумму

  else {

   print(output, total) << endl; // отобразить результат

   total = trans; // обработать следующую книгу

  }

 }

 print (output, total) << endl; // отобразить последнюю транзакцию

} else                          // ввода нет

 cerr << "No data?!" << endl;

Кроме использования именованных файлов, этот код практически идентичен версии программы сложения, приведенной в разделе 7.1.1. Важнейшая часть — вызов функций read() и print(). Этим функциям можно передать объекты типа fstream, хотя типами их параметров определены istream& и ostream& соответственно.

Функции-члены open() и close()

Когда определяется пустой объект файлового потока, вызвав функцию open(), его впоследствии можно связать с файлом:

ifstream in(ifile); // создать объект ifstream и открыть указанный файл

ofstream out;       // файловый поток вывода, не связанный ни с каким

                    // файлом

out.open(ifile + ".copy"); // открыть указанный файл

При неудаче вызова функции open() устанавливается бит failbit (см. раздел 8.1.2). Поскольку вызов функции open() может потерпеть неудачу, имеет смысл проверить ее успешность:

if (out) // проверить успешность вызова функции open

         // вызов успешен, файл можно использовать

Это подобно использованию объекта cin в условии. При неудаче вызова функции open() условие не выполняется и мы не будем пытаться использовать объект in.

Как только файловый поток будет открыт, он остается связанным с определенным файлом. На самом деле вызов функции open() для файлового потока, который уже открыт, приводит к установке бита failbit. Последующие попытки использования этого файлового потока потерпят неудачу. Чтобы связать файловый поток с другим файлом, необходимо сначала закрыть существующий файл. Как только файл закрывается, его можно открыть снова:

in.close();           // закрыть файл

in.open(ifile + "2"); // открыть другой файл

Если вызов функции open() успешен, поток устанавливается в такое состояние, что функция good() возвратит значение true.

Автоматическое создание и удаление

Рассмотрим программу, функция main() которой получает список файлов для обработки (см. раздел 6.2.5). У такой программы может быть следующий цикл:

// для каждого переданного программе файла

for (auto p = argv + 1; p != argv + argc; ++p) {

 ifstream input(*p); // создает input и открывает файл

 if (input) {        // если ошибки с файлом нет, обработать его

  process(input);

 } else

  cerr << "couldn't open: " + string(*p);

} // input выходит из области видимости и удаляется при каждой итерации

При каждой итерации создается новый объект класса ifstream по имени input и открывается файл для чтения. Как обычно, проверяется успех вызова функции open(). Если все в порядке, этот файл передается функции, которая будет читать и обрабатывать ввод. В противном случае выводится сообщение об ошибке.

Поскольку объект input является локальным для цикла while, он создается и удаляется при каждой итерации (см. раздел 5.4.1). Когда объект fstream выходит из области видимости, файл, к которому он привязан, автоматически закрывается. На следующей итерации объект input создается снова.

Когда объект класса fstream удаляется, автоматически вызывается функция close().

Упражнения раздела 8.2.1

Упражнение 8.4. Напишите функцию, которая открывает файл и читает его содержимое в вектор строк, сохраняя каждую строку как отдельный элемент вектора.

Упражнение 8.5. Перепишите предыдущую программу так, чтобы каждое слово сохранялось в отдельном элементе.

Упражнение 8.6. Перепишите программу книжного магазина из раздела 7.1.1 так, чтобы читать транзакции из файла. Передавайте имя файла как аргумент функции main() (см. раздел 6.2.5).

8.2.2. Режимы файла

Каждый поток обладает режимом файла (file mode), определяющим возможный способ использования файла. Список режимов файла и их значений приведен в табл. 8.4.

Таблица 8.4. Режимы файла

in Открывает файл для ввода out Открывает файл для вывода app Переходит в конец файла перед каждой записью ate Переходит в конец файла непосредственно после открытия trunc Усекает существующий поток при открытии binary Осуществляет операции ввода-вывода в бинарном режиме

Режим файла можно указать при каждом открытии файла, будь то вызов функции open() или косвенное открытие файла при инициализации потока именем файла. У режимов, которые можно задать, есть ряд ограничений.

• Режим out может быть установлен только для объектов типа ofstream или fstream.

• Режим in может быть установлен только для объектов типа ifstream или fstream.

• Режим trunc может быть установлен, только если устанавливается также режим out.

• Режим app может быть установлен, только если не установлен режим trunc. Если режим app установлен, файл всегда открывается в режиме вывода, даже если это не было указано явно.

• По умолчанию файл, открытый в режиме out, усекается, даже если не задан режим trunc. Чтобы сохранить содержимое файла, открытого в режиме out, необходимо либо задать также режим app, тогда можно будет писать только в конец файла, либо задать также режим in, тогда файл откроется и для ввода, и для вывода. Использование того же файла для ввода и вывода рассматривается в разделе 17.5.3.