【STL】iostream 编程：文件输出流的成员函数

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本文介绍文件输出流相关的成员函数，包括用法和示例。

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目录

• [1 概述](#1 概述)
• [2 输出流的 open 成员函数](#2 输出流的 open 成员函数)
• • [2.1 新建文件](#2.1 新建文件)
  • [2.2 末尾追加](#2.2 末尾追加)
  • [2.3 复用流对象](#2.3 复用流对象)
  • [2.4 说明](#2.4 说明)
• [3 put 函数](#3 put 函数)
• [4 write 函数](#4 write 函数)
• [5 seekp 与 tellp 函数](#5 seekp 与 tellp 函数)
• [6 输出流的 close 成员函数](#6 输出流的 close 成员函数)
• [7 错误处理函数](#7 错误处理函数)

1 概述

文件输出流的成员函数分为三类：

1. 功能等同于流操纵符的成员函数；
2. 执行无格式原始写入操作的成员函数；
3. 用于修改流状态、不存在对应操纵符与插入运算符的成员函数；
   处理顺序式、带格式的文本输出时，仅使用插入运算符 << 和各类操纵符就足够。

若要对磁盘二进制文件执行随机读写，就需要使用其他专用成员函数，这类函数可以搭配插入运算符使用，也可以单独调用。

2 输出流的 open 成员函数

想要使用文件输出流 ofstream，必须在构造函数或者 open 函数中将流与某个磁盘文件绑定。

如果使用 open 函数，同一个流对象可以先后绑定多个不同文件。两种绑定方式所传入的文件相关参数完全一致。

打开输出流关联的文件时，通常需要指定打开模式标志。这些标志是定义在 ios 类中的枚举常量，可通过按位或运算符 | 组合使用。
下面介绍输出流中三个最常用的场景，对应不同打开模式：

2.1 新建文件

新建文件，若文件已存在则直接删除原有内容：

ofstream ofile("FILENAME");
// Default is ios::out

ofstream ofile("FILENAME", ios::out);
// Equivalent to above

2.2 末尾追加

向已有文件末尾追加内容，文件不存在则自动创建：

ofstream ofile("FILENAME", ios::app);

2.3 复用流对象

同一个流先后打开多个文件：

ofstream ofile();
ofile.open("FILE1", ios::in);
// Do some output
ofile.close();    // FILE1 closed
ofile.open("FILE2", ios::in);
// Do some more output
ofile.close();    // FILE2 closed
// When ofile goes out of scope it is destroyed.

2.4 说明

1. 默认模式 ios::out
   • 只写模式，打开文件时直接清空原有内容，适合覆盖重写；
2. ios::app 追加模式
   • 所有写入操作强制在文件尾部执行，不会覆盖原有数据；
3. 复用流对象流程
   • open() 绑定文件→文件IO→ close() 释放文件句柄→再次 open() 绑定新文件；
4. RALL 自动关闭
   • 对象离开作用域析构时，会自动调用 close()，无需手动关闭；
5. 模式组合示例
   • ios::out | ios::binary：二进制覆盖写入；
   • ios::app | ios::binary：二进制追加写入；

3 put 函数

put 函数将一个字符写入到输出流。

默认情况下，以下两个语句相同，但第二个受流的格式化参数的影响：

cout.put('A');

// Exactly one character written
cout <<'A'; // Format arguments 'width' and 'fill' apply

说明

1. cout.put(ch)
   • 属于无格式原始输出函数，完全无视 setw、对齐、填充字符这类格式化配置，只原样输出这一个字符，不会补充任何填充空位。
2. cout << ch
   • 是格式化插入运算符，会先检查当前流的宽度、填充规则；
   • 如果设置了输出宽度，会自动在字符前后补填充符；

4 write 函数

write 函数将一块内存数据写入文件输出流，长度参数用于指定要写入的字节总数。

下面示例创建文件输出流，并把 Date 结构体的二进制原始数据写入文件：

// write_function.cpp
// compile with: /EHsc
#include <fstream>
using namespace std;

struct Date
{
	int mo, da, yr;
};

int main()
{
	Date dt = { 6, 10, 92 };
	ofstream tfile("date.txt", ios::binary);
	tfile.write((char*)&dt, sizeof dt);
}

说明

1. 核心特性：
   • write 遇到空字符 \0 不会停止写入，能完整写出整个结构体内存块；
   • write 属于无格式二进制写入，完全不触发任何格式化逻辑，不会截断于 \0，适合结构体、数组等整块内存持久化。
2. 参数解析：
   • 第一个参数：内存起始地址，必须转为 char*；
   • 第二个参数：总字节数，通常用 sizeof(结构体/变量) 获取；
3. 强制要求二进制模式 ios::binary：
   • 如果不开启二进制标志，文本模式会自动转换换行符，破坏结构体二进制数据，读取时会解析出错。
4. 和 put(ch) 区别
   • put(ch)：单次只写 1 个字节；
   • write(buf, len)：一次性写入任意长度连续内存块；

5 seekp 与 tellp 函数

文件输出流内部维护一个写入指针，该指针标记下一段数据将要写入的文件位置。

• 成员函数 seekp 用于修改这个写入指针，以此实现磁盘文件的随机写入功能；

• 成员函数 tellp 用来获取当前写入指针所处的文件偏移位置；

• 输入流中存在功能对应的 seekg、tellg 函数；
  命名含义：

• p = put，代表写入，仅用于 ofstream / fstream；

• g = get，代表读取，仅用于 ifstream / fstream；
  作用：

• tellp()：返回当前写入位置的字节偏移量（文件流位置类型 streampos）；

• seekp(偏移量, 基准位置)：跳转写入指针，支持三种基准：

  • ios::beg：文件开头
  • ios::cur：当前指针位置
  • ios::end：文件末尾
    使用场景 ：二进制文件局部覆盖写入，跳过指定长度、修改文件中间某段数据。必须搭配 ios::binary 打开，文本模式下换行符转换会导致偏移计算错乱。

示例代码如下所示：

// write_function.cpp
// compile with: /EHsc
#include <fstream>
using namespace std;

int main()
{
	ofstream file("data.bin", ios::out | ios::binary);
	int num = 123;
	// 写入4字节整数
	file.write((char*)&num, sizeof(int));

	// 获取当前写入位置
	streampos pos = file.tellp();

	// 跳回文件开头，覆盖重写
	file.seekp(0, ios::beg);
	int newNum = 456;
	file.write((char*)&newNum, sizeof(int));
}

6 输出流的 close 成员函数

close 成员函数关闭与文件输出流绑定的磁盘文件。必须关闭文件，缓冲区所有待写入的数据才会完整落地到磁盘。

• 必要时 ofstream 的析构函数会自动帮你关闭文件；但如果你需要用同一个流对象打开另一个文件，就必须手动调用 close。
• 仅当文件是通过流的构造函数或 open 成员函数打开时，输出流析构函数才会自动关闭文件。
• 如果你在构造函数传入一个已经打开的文件描述符，或是使用 attach 成员函数绑定外部文件，此时必须显式调用 close 关闭文件，析构不会自动处理。
  调用 close() 会强制刷新缓冲区，把内存中缓存的写入数据全部写入磁盘，再释放文件句柄。

7 错误处理函数

写入流时，可使用以下成员函数检测错误状态：

函数	返回值说明
bad	发生不可恢复的严重错误时返回 true
fail	出现不可恢复错误，或是常规预期故障（类型转换失败，文件不存在等）时返回 true；调用 clear(0) 清除状态后通常可继续执行 IO
good	无任何错误标记、且未设置文件结束标记时返回 true
eof	读到文件末尾时返回 true
clear	修改流内部错误状态；无参默认调用会清空所有错误标记
rdstate	返回当前完整的错误状态掩码

• 流重载了 ! 运算符，功能等价于 fail()：

if(!cout)
// 等价于
if(cout.fail())

• 同时重载了 void* 转换运算符，逻辑与 ! 相反：
  • void* 转换判断不等同于 good()，因为它不会校验文件结束标记 eof。

if(cout)
// 等价于
if(!cout.fail())

说明

1. 错误标记层级关系 ：
   • badbit：硬件/底层致命错误，bad() 单独检测该位；
   • failbit：转换、打开文件等常规失败，fail() 同时检测 badbit+failbit；
   • eofbit：仅文件末尾标记，good() 要求 badbit、failbit、eofbit 全部置0；
2. 三种判断方式区别 ：
   • if(stream)：仅判断 !fail()，忽略 eof 状态；
   • if(!stream)：等同于 stream.fail()；
   • if(stream.good())：最严格，无错误且未到文件末尾。
3. 错误恢复流程 ：
   1. 流一旦触发 fail / bad。后续所有读写操作都会静默失效；
   2. 调用 stream.clear() 清空错误标记后，才能恢复正常 IO；