C++（C++的文件I/O）

一、C++的文件IO

在C++中把文件的读写操作都封装在标准库中，ifstream类主要用于读取文件内容，ofstream主要用于写入文件内容，fstream类可读可写。

打开文件操作：

1、使用构造函数打开文件

fstream(const char *filename, openmode mode);
功能：创建操作文件的类对象，并顺便打开文件
filename：文件的路径
mode：打开的方式或权限
    默认参数是：O_RDWR
    ios::app 添加输出，O_WRONLY|O_CREAT|O_APPEND 
    ios::in 为读取打开文件 O_RDONLY
    ios::out 为写入打开文件 O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC
    ios::binary 以二进制模式打开文件，相当于C语言中fopen函数的带b的打开方式
    ios::ate 当已打开时寻找到EOF，打开文件后顺序设置文件位置指针
    ios::trunc 文件存在则清空文件 O_TRUNC
​
ifstream( const char *filename, openmode mode);
mode
    默认参数是：O_RDONLY
    
ofstream( const char *filename, openmode mode);
mode
    默认参数是：O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC

2、使用open成员函数打开文件

void open( const char *filename);
void open( const char *filename, openmode mode);
功能：与构造函数参数相同

3、如何判断文件打开成功或失败

方法1：直接使用类对象进行逻辑判断，因它们重载逻辑运算符。

方法2：调用good函数，该函数用于判断对象的上一次操作是否成成功，所以也可判断文件打开是否成功。

文本格式读写：

注意：像使用cout一样写入数据，使用cin一样读取数据。

注意：如果需要对一个结构、类进行文本格式读写，最好给它重载输入、输出运算符，不光cin、cout可以使用，ofstream、ifsteam也可以使用。

**练习1：**设计一个员工类，写入若干个员工信息到emp.txt文件，然后再读取出来测试是否写入成功。

二进入格式读写：

注意：如果是在Windows系统下读写二进制文件，mode参数中要有ios::binary，就像在C语言中要加b。

istream& read( char *buffer, streamsize num );
功能：读取一块数据到内存
buffer：一般情况下需要强制类型转换，特别是结构对象或类对象。
注意：返回值与标准C和Linux系统读取函数不同，需要调用gcount函数获取读取了多少个字节数据。
​
ostream& write(const char *buffer, streamsize num);
功能：把一块内存中的数据写入文件
注意：返回值与标准C和Linux系统读取函数不同，需要调用good函数判断写入是否成功。

注意：如果结构、类成员中有指针成员或string类的成员变量，不能以二进制格式直接把对象保存到文件中，最好以文本格式保存。

练习：使用C++语言实现cp命令。

随机读写：

istream &seekg( off_type offset, ios::seekdir origin );
ostream &seekp( off_type offset, ios::seekdir origin );
功能：以偏移值+基础位置设置文件的位置指针，之所以这样设计是为了兼容那些有两个文件位置(读写分开)操作系统，使用方法与lseek、fseek类型。
ios::seekdir origin
    ios::beg SEEK_SET
    ios::cur SEEK_CUR
    ios::end SEEK_END
​
istream &seekg( pos_type position );
ostream &seekp( pos_type position );
功能：以绝对位置设计文件的位置指针
pos_type：
    把文件的位置指针移动到文件的第几个字节。
​
pos_type tellg();
pos_type tellp();
功能：获取文件的位置指针，与ftell函数的功能相同。
注意：由于操作系统的文件位置指针是两个，读取各一个，所有C++语言提供了两g和p两套位置指针函数，但在Linux系统和Windows系统下，读写操作共用一个位置指针，所以使用p、g没有区别。

特殊格式的读写：

fmtflags flags();
fmtflags flags( fmtflags f );
功能：获取当前流的格式标志
​
fmtflags setf( fmtflags flags );
fmtflags setf( fmtflags flags, fmtflags needed );
功能：设置当前流的格式化标志为flags
​
void unsetf( fmtflags flags );
清除与当前流相关的给定的标志flags 

操作符	描述	输入	输出
boolalpha	启用boolalpha标志	X	X
dec	启用dec标志	X	X
endl	输出换行标示，并清空缓冲区		X
ends	输出空字符		X
fixed	启用fixed标志		X
flush	清空流		X
hex	启用 hex 标志	X	X
internal	启用 internal 标志		X
left	启用 left 标志		X
noboolalpha	关闭boolalpha 标志	X	X
noshowbase	关闭showbase 标志		X
noshowpoint	关闭showpoint 标志		X
noshowpos	关闭showpos 标志		X
noskipws	关闭skipws 标志	X
nounitbuf	关闭unitbuf 标志		X
nouppercase	关闭uppercase 标志		X
oct	启用 oct 标志	X	X
right	启用 right 标志		X
scientific	启用 scientific 标志		X
showbase	启用 showbase 标志		X
showpoint	启用 showpoint 标志		X
showpos	启用 showpos 标志		X
skipws	启用 skipws 标志	X
unitbuf	启用 unitbuf 标志		X
uppercase	启用 uppercase 标志		X
ws	跳过所有前导空白字符	X

#include <iostream>
using namespace std;
​
int main(int argc,const char* argv[])
{
    /*
    printf("|%4d|\n",1);    
    cout << "|";
    cout.width(4);
    cout << 1 << "|" <<  endl;
    */
    int num = 0x01020304;
    printf("%x\n",num);
    cout << hex << num << endl;
    bool flags = false;
    cout << boolalpha << flags << endl;
    return 0;
}

二、 异常处理

什么是异常处理：

从宏观角度来说，异常处理就是当程序执行过程中出现了错误，以及对错误的处理方案。

C语言的异常处理：

C语言一般通过函数返回值、信号，来表示程序在运行过程中出现的错误。

例如：

文件打开失败，fopen、open函数的返回值来判断文件打开是否成功。

缺点：返回的类型单一，返回的数据很难跨作用域，还需要考虑它们的成功情况，必须使用if、switch对返回值进行判断。

断错误、非法硬件指令、总线错误、浮点异常等代码执行过程中出现错误信息。

缺点：错误信息过于简单，捕获处理完后进行依然需要结束。

C++语言的异常处理：

1、如何抛异常

throw 数据;

类似return语句返回一个数据，但不同时它可以返回任何类型的数据，并且可以不需要预告声明。

注意：throw与return最大区别是，throw返回的数据，上层必须处理，否则程序会立即结束（核心已转储）。

2、声明异常

1、所谓的异常声明，就是函数的实现者对调用者的一种承诺，我会抛哪些类型的导常

返回值类型 函数名(参数列表) throw(类型,...)
{
​
}

2、如果函数不进行异常声明，则表示可能会抛出任何类型的异常。

3、如果抛出了声明以外的异常，编译不会出错，但无法捕获，即使你写的准确捕获语句，也无法捕获，也就是说如果函数的实现者不遵守承诺，调用它的程序只有死路一条。

4、throw() 表示不会抛出任何异常，请放心调用。

size_t file_size(const char* filename)
{
    throw 1234;
    ifstream ifs(filename);
    if(!ifs)
    {
        throw string("文件打开失败！");
    }
​
    ifs.seekg(0,ios::end);
    return ifs.tellg();
}
​
int main(int argc,const char* argv[])
{
    try{
        cout << file_size("eheheheheh") << endl;
    }
    catch (int num)
    {
        cout << "我就知道你不靠谱" << num << endl;
    }
    catch (string str)
    {
        cout << str << endl;
    }
    return 0;
}

5、类成员函数的异常声明列表如果不同，会影响函数覆盖，如果其它条件都符，只有异常声明列表不同，编译会出错误。

#include <iostream>
using namespace std;
​
class A
{
public:
    virtual void func(void) throw()
    {   
        cout << "我是A类的func函数" << endl;
    }   
};
​
class B : public A
{
public:
    void func(void) throw()
    {   
        cout << "我是B类的func函数" << endl;
    }   
};
​
int main(int argc,const char* argv[])
{
    A* a = new B;
    a->func();
    return 0;
}

3、捕获异常

try{
    可能产生异常的函数调用、代码。
}
catch(类型1 变量名){
    1、处理异常
    2、继续往上抛
}
catch(类型2 变量名){
    1、处理异常
    2、继续往上抛
}
...

int main(int argc,const char* argv[])
{ 
    int* p;
    try{
        p = new int[0xffffffff];
    }
    catch(bad_array_new_length error){
        cout << "申请内在失败" << endl;
        cout << error.what() << endl;
    }
}

注意：如果继续往上抛的异常，没有被处理，那么程序将停止执行（我个人习惯，只在main函数内进行异常捕获）。

4、抛异常和捕获异常要注意的问题

1、捕获异常时要先尝试捕获子类异常变量，再捕获父类异常变量，因为catch不会挑选最合适的，而从上到下选择一个可以捕获的类型，或者只写捕获父类异常变量，这样返回父类异常和子类异常都可以兼容。

2、不要在异常类的构造函数的析构函数中抛出异常，如果该类对象就是异常数据，那么会在抛异常的过程中产生新的异常（指的设计异常类，暂时不需要掌握）。

3、不要抛指针类型的异常，因为我们的异常是跨作用域的，当捕获者获得异常后，指针指向的内存可能已经释放，那么捕获的指针就可能是野指针（异常会一层层往上抛，要么被捕获，要么是抛到main函数中，程序死掉）。

4、尽量使用类名创建临时的类对象进行抛异常，使用引用来捕获异常，因为这样既避免调用拷贝构造函数，也避免对象出了作用域后被释放产生悬空引用。

5、不需要抛基本类型的异常数据，如果想抛自定义的异常，建议封装成异常类，并且该类继承exception类，这样我们只需要在main函数中写一份异常捕获即可。

C++标准异常：

所谓的C++标准异常就是在使用C++标准库中的函数、类、类对象、new、delete时可能抛出的异常，简称C++标准异常。

异常	描述
std::exception	该异常是所有标准 C++ 异常的父类。
std::bad_alloc	该异常可以通过 new 抛出。
std::bad_cast	该异常可以通过 dynamic_cast 抛出。
std::bad_exception	这在处理 C++ 程序中无法预期的异常时非常有用。
std::bad_typeid	该异常可以通过 typeid 抛出。
std::logic_error	理论上可以通过读取代码来检测到的异常。
std::domain_error	当使用了一个无效的数学域时，会抛出该异常。
std::invalid_argument	当使用了无效的参数时，会抛出该异常。
std::length_error	当创建了太长的 std::string 时，会抛出该异常。
std::out_of_range	该异常可以通过方法抛出，例如 std::vector 和 std::bitset<>::operator。
std::runtime_error	理论上不可以通过读取代码来检测到的异常。
std::overflow_error	当发生数学上溢时，会抛出该异常。
std::range_error	当尝试存储超出范围的值时，会抛出该异常。
std::underflow_error	当发生数学下溢时，会抛出该异常。

#include <exception>
using namespace std;
​
int main(int argc,const char* argv[])
{
    // 只要是C++标准异常，该方法都可以捕获
    try{
        // int* p = new int[0xffffffff];
        // string str(0xffffffff,'x');
        int a = 1234 , b = 0;
        int c = a / b;
    }   
    catch (exception& ex) 
    {   
        cout << ex.what() << endl;
    }   
    
    return 0;
} 

自定义的通用异常类

#ifndef MY_ERROR_H
#define MY_ERROR_H
#include <iostream>
using namespace std;
​
class MyError:public exception
{
    string whatInfo;
public:
    MyError(const char* file,const char* func,size_t line,const char* info)
    {
        whatInfo = file;
        whatInfo += " ";
        whatInfo += func;
        whatInfo += " ";
        
        char buf[21];
        sprintf(buf,"%u",line);
        whatInfo += buf;
​
        whatInfo += ":";
        whatInfo += info;
    }
​
    ~MyError(void) throw() {}
​
    const char* what(void)const throw()
    {
        return whatInfo.c_str();
    }
};
​
#define Error(info) MyError(__FILE__,__func__,__LINE__,info)
​
#endif//MY_ERROR_H

C++中的异常处理与C语言的错误处理的区别？

throw是在return语句的基础上实现了，都是向调用返回一个数据。

1、throw可以返回多种类型数据，而return只能返回一种。

2、return返回的数据可以不处理，throw返回的数据必须处理，否则程序停止运行。

3、return返回的数据给调用者，throw返回的数据可以一层一层向上返回，直到被捕获处理。