未格式化的输入/输出操作

到目前为止，我们的程序只使用过格式化IO操作。输入和输出运算符(<<和>>)根据读取或写入的数据类型来格式化它们。输入运算符忽略空白符，输出运算符应用补白、精度等规则。

标准库还提供了一组低层操作，支持未格式化IO(unformattedIO)。这些操作允许我们将一个流当作一个无解释的字节序列来处理。

单字节操作

有几个未格式化操作每次一个字节地处理流。这些操作列在表中，它们会读取而不是忽略空白符。

例如，我们可以使用未格式化IO操作get和put来读取和写入一个字符：

char ch;
while (cin.get(ch))
cout.put (ch)；

此程序保留输入中的空白符，其输出与输入完全相同。它的执行过程与前一个使用noskipws的程序完全相同。

单字节低层IO操作

is.get (ch)	从istream is读取下一个字节存入字符ch中。返回is
os.put (ch)	将字符ch 输出到ostream os。返回os
is.get()	将is的下一个字节作为int返回
is.putback(ch)	将字符ch放回is。返回is
is.unget()	将is向后移动一个字节。返回is
is.peek()	将下一个字节作为int返回，但不从流中删除它

将字符放回输入流

有时我们需要读取一个字符才能知道还未准备好处理它。在这种情况下，我们希望将字符放回流中。

标准库提供了三种方法退回字符，它们有着细微的差别：

1. peek 返回输入流中下一个字符的副本，但不会将它从流中删除，peek 返回的值仍然留在流中。
2. unget 使得输入流向后移动，从而最后读取的值又回到流中。即使我们不知道最后从流中读取什么值，仍然可以调用unget。
3. putback是更特殊版本的unget：它退回从流中读取的最后一个值，但它接受个参数，此参数必须与最后读取的值相同。

一般情况下，在读取下一个值之前，标准库保证我们可以退回最多一个值。即，标准库不材教辅 保证在中间不进行读取操作的情况下能连续调用putback或unget。

从输入操作返回的int值

函数 peek和无参的get版本都以int类型从输入流返回一个字符。这有些令人吃惊，可能这些函数

返回一个char看起来会更自然。

这些函数返回一个int的原因是：可以返回文件尾标记。我们使用char范围中的每个值来表示一个真实字符，因此，取值范围中没有额外的值可以用来表示文件尾。

返回int的函数将它们要返回的字符先转换为unsigned char，然后再将结果提升到int。因此，即使字符集中有字符映射到负值，这些操作返回的int 也是正值。

而标准库使用负值表示文件尾，这样就可以保证与任何合法字符的值都不同。头文件cstdio定义了一个名为EOF的const，我们可以用它来检测从get返回的值是否是文件尾，而不必记忆表示文件尾的实际数值。

对我们来说重要的是，用一个int 来保存从这些函数返回的值：

int ch； //使用一个int，而不是一个char来保存get()的返回值
//循环读取并输出输入中的所有数据
while ((ch = cin.get()) != EOF)
cout,put (ch)；

此程序与上面的程序完成相同的工作，唯一的不同是用来读取输入的get版本不同。

多字节操作

一些未格式化IO操作一次处理大块数据。

如果速度是要考虑的重点问题的话，这些操作是很重要的，但类似其他低层操作，这些操作也容易出错。

特别是，这些操作要求我们自己分配并管理用来保存和提取数据的字符数组。

多字节低层IO操作

is.get (sink, size, delim)	从is中读取最多size个字节，并保存在字符数组中，字符数组的起始地址由sink给出。读取过程直至遇到字符delim或读取了size个字节或遇到文件尾时停止。如果遇到了delim，则将其留在输入流中，不读取出来存入sink
is.getline(sink, size, delim)	与接受三个参数的get版本类似，但会读取并丢弃delim
is.read(sink, size)	读取最多size个字节，存入字符数组sink中。返回is
is.gcount()	返回上一个未格式化读取操作从is读取的字节数
os.write(source, size)	将字符数组source中的size个字节写入 os。返回is
s.ignore(size,delim)	读取并忽略最多size个字符，包括de11m，与其他未格式化函数不同，lgnore有默认参数：size的默认值为1，delim的默认值为文件尾

get 和getline函数接受相同的参数，它们的行为类似但不相同。在两个函数中，sink都是一个char数组，用来保存数据。两个函数都一直读取数据，直至下面条作之一发生

1. 已读取了size-1个字符
2. 遇到了文件尾
3. 遇到了分隔符

两个函数的差别是处理分隔符的方式：get将分隔符留作stream中的下一个字符，getline 则读取并去弃分隔符。 而无论哪个函数都不会将分隔符保存在sink中。

一个常见的错误是本想从流中删除分隔符，但却忘了做。

确定读取了多少个字符

某些操作从输入读取未知个数的字节。我们可以调用gcount来确定最后一个未格式化输入操作读取了多少个字符。

应该在任何后续未格式化输入操作之前调用gcount。

特别是，将字符退回流的单字符操作也属于未格式化输入操作。

如果在调用gcount之前调用了peek、unget 或putback，则gcount的返回值为0。

小心：低层函数容易出错

一般情况下，我们主张使用标准军提供的高层抽象。返回int的IO操作很好地解
释了原因。

一个常见的编程错误是将get或peek的返回值赋予一个char而不是一个int。这样做是错误的，但编译器却不能发现这个错误。最终会发生什么依赖于程序运行于哪台机器以及输入数据是什么。

例如，在一台char被实现为unsigned char的机器上，下面的循环永远不会停止：

char ch; //此处使用char就是引入灾难!
// 从cin.get返回的值被转换为char，然后与一个int 比较
while ((ch =cin.get()) != EOF)
cout.put(ch);

问题出在当get返回EOF时，此值会被转换为一个 unsigned char。转换得到的值与EOF的int值不再相等，因此循环永远也不会停止。

这种错误很可能在调试时发现。

在一台char被实现为 signed char的机器上，我们不能确定循环的行为。当一个越界的值被赋予一个signed变量时会发生什么完全取决于编译器。

在很多机器上，这个循环可以正常工作，除非输入序列中有一个字符与EOF值匹配。虽然在普通数据中这种字符不太可能出现，但低层IO通常用于读取二进制值的场合，而这些二进制值不能直接映射到普通字符和数值。

例如，在我们的机器上，如果输入中包含有一个值为'377'的字符，则循环会提前终止。因为在我们的机器上，将-1转换为一个signed char，就会得到'377'。如果输入中有这个值，则它会被(过早)当作文件尾指示符。

当我们读写有类型的值时，这种错误就不会发生。如果你可以使用标准库提供的类型更加安全、更高层的操作，就应该使用它们。

流随机访问

各种流类型通常都支持对流中数据的随机访问。我们可以重定位流，使之跳过一些数据，首先读取最后一行，然后读取第一行，依此类推。

标准库提供了一对函数，来定位(seek)到流中给定的位置，以及告诉(tell)我们当前位置。

随机IO本质上是依赖于系统的。为了理解如何使用这些特性，你必须查询系统文档。

虽然标准库为所有流类型都定义了seek和tell函数，但它们是否会做有意义的事情依赖于流绑定到哪个设备。

在大多数系统中，绑定到cin、cout、cerr和clog的流不支持随机访问——毕竟，当我们向cout直接输出数据时，类似向回跳十个位置这种操作是没有意义的。

对这些流我们可以调用seek和tell函数， 但在运行时会出错，将流置于一个无效状态。

由于istream和ostream 类型通常不支持随机访问，所以本节剩余内容只适用于fstream和sstream类型。

seek和tell函数

为了支持随机访问，IO类型维护一个标记来确定下一个读写操作要在哪里进行。它们还提供了两个函数：一个函数通过将标记seek到一个给定位置来重定位它；另一个函数tell我们标记的当前位置。

标准库实际上定义了两对seek和tell函数。

一对用于输入流，另一对用于输出流。输入和输出版本的差别在于名字的后缀是g还是p。g版本表示我们正在“获得”(读取)数据，而p版本表示我们正在“放置”(写入)数据。

seek和tell函数

tellg() tellp()	返回一个输入流中(tellg)或输出流中(tellp)标记的当前位置
seekg (pos) seekp(pos)	在一个输入流或输出流中将标记重定位到给定的绝对地址。pos通常是前一个tellg或tellp返回的值
seekp(off,from) seekg(off,from)	在一个输入流或输出流中将标记定位到from之前或之后off个seekg(off, from) 字符，from可以是下列值之一 beg，偏移量相对于流开始位置 cur，偏移量相对于流当前位置 end，偏移量相对于流结尾位置

从逻辑上讲，我们只能对 istream 和派生自istream 的类型 ifstream和istringstream使用g版本

同样只能对ostream和派生自ostream 的类型 ofstream和ostringstream使用p版本。

fstream或stringstream既能读又能写关联的流，因此对这些类型的对象既能使用g版本又能使用p版本。

只有一个标记

标准库区分seek和tell函数的“放置”和“获得”版本这一特性可能会导致误解。

即使标准库进行了区分，但它在一个流中只维护单一的标记——并不存在独立的读标记和写标记。

当我们处理一个只读或只写的流时，两种版本的区别甚至是不明显的。我们可以对这此流只使用g或只使用p版本。

如果我们试图对一个ifstream流调用tellp，编译器会报告错误。类似的，编译器也不允许我们对一个ostrinastream调用seekg。

fstream和stringstream类型可以读写同一个流。在这些类刑中，有单一的缓冲区用于保存读写的数据，同样，标记也只有一个，表示缓冲区中的当前位置。标准库将g和p版本的读写位置都映射到这个单一的标记。

由于只有单一的标记，因此只要我们在读写操作间切换，就必须进行 seek 操 766Note 作来重定位标记。

重定位标记

seek函数有两个版本：一个移动到文件中的“绝对”地址：另一个移动到一个给定位置的指定偏移量：

//将标记移动到一个固定位置
seekg(new_position)；// 将读标记移动到指定的 pos_type 类型的位置
seekp(new_position)；// 将写标记移动到指定的pos_type类型的位置// 移动到给定起始点之前或之后指定的偏移位置
seekg(offset,from)；// 将读标记移动到距from偏移量为offset的位置
seekp(offset, from)；//将写标记移动到距from偏移量为offset的位置

from的可能值如表17.21所示。

参数new position和offset的类型分别是pos_type和off_type，这两个类型都是机器相关的，它们定义在头文件istream和ostream中。pos_type表示一个文件位置，而off_type表示距当前位置的一个偏移量。一个off_type类型的值可以是正的也可以是负的，即，我们可以在文件中向前移动或向后移动。

访问标记

函数tellg和tellp返回一个pos_type值，表示流的当前位置。tell函数通常用来记住一个位置，以便稍后再定位回来：

// 记住当前写位置
Ostringstream writestr;// 输出stringstream
ostringstream::pos_type mark = writestr.tellp()；
//...
if (cancelEntry)
// 回到刚才记住的位置
writestr.seekp (mark)；

读写同一个文件

我们来考察一个编程实例。假定已经给定了一个要读取的文件，我们要在此文件的末尾写入新的一行，这一行包含文件中每行的相对起始位置。

例如，给定下面文件：

abed
efg
hi
j

程序应该生成如下修改过的文件：

abed
efg
hi
j
5 9 12 14

注意，我们的程序不必输出第一行的偏移——它总是从位置0开始。

还要注意，统计偏移量时必须包含每行末尾不可见的换行符。

最后，注意输出的最后一个数是我们的输出开始那行的偏移量。

在输出中包含了这些偏移量后，我们的输出就与文件的原始内容区分开来了。

我们可以读取结果文件中最后一个数，定位到对应偏移量，即可得到我们的输出的起始地址。

我们的程序将逐行读取文件。对每一行，我们将递增计数器，将刚刚读取的一行的长度加到计数器上，则此计数器即为下一行的起始地址：

int main()
{// 以读写方式打开文件，并定位到文件尾
// 文件模式参数参见8.2.2节(第286页)
fstream inout("copyout",fstream::ate |fstream::in | fstream::out);if (!inout) {
cerr << "Unable to open file!" << endl;
return EXIT_FAILURE;// EXIT FAILURE 
}
// inOut以ate模式打开，因此一开始就定义到其文件尾
auto end_mark = inout.tellg(); //记住原文件尾位置
inOut.seekg(0, fstream::beg); // 重定位到文件开始
size_t cnt =0; // 字节数累加器
string line; // 保存输入中的每行
//继续读取的条件：还未遇到错误且还在读取原数据
while (inout && inout. tellg() != end_mark&& getline(inOut, line))( //且还可获取一行输入
cnt += line,size() + 1；
auto mark =inout.tellg(); //加1表示换行符
inOut.seekp(0,fstream::end); // 记住读取位置
inOut << cnt; // 将写标记移动到文件尾
//如果不是最后一行，打印一个分隔符// 输出累计的长度
if (mark != end_mark) inOut <<""；
inOut.seekg (mark)；
// 恢复读位置
inOut.seekp(0, fstream::end)；
// 定位到文件尾
inOut <<"\n";
return 0; //在文件尾输出一个换行符
}

我们的程序用in、out和ate模式打开fstream。前两个模式指出我们想读写同一个文件。指定 ate会将读写标记定位到文件尾。与往常一样，我们检查文件是否成功打开，如果失败就退出

由于我们的程序向输入文件写入数据，因此不能通过文件尾来判断是否停止读取，而是应该在达到原数据的末尾时停止。

因此，我们必须首先记住原文件尾的位置。由于我们是以ate模式打开文件的，因此inOut已经定位到文件尾了。我们将当前位置(即，原文件尾)保存在end_mark中。记住文件尾位置之后，我们seek 到距文件起始位置偏移量为0的地方，即，将读标记重定位到文件起始位置。

while循环的条件由三部分组成：首先检查流是否合法：如果合法，通过比较当前读位置(由tellg返回)和记录在end mark中的位置来检查是否读完了原数据；最后，假定前两个检查都已成功，我们调用getline读取输入的下一行，如果getline成功，则执行 while循环体。

循环体首先将当前位置记录在mark中。我们保存当前位置是为了在输出下一个偏移量后再退回来。接下来调用seekp将写标记重定位到文件尾。我们输出计数器的值，然后调用 seekg 回到记录在mark中的位置。回退到原位置后，我们就准备好继续检查循环条件了。

每步循环都会输出下一行的偏移量。因此，最后一步循环负责输出最后一行的偏移量但是，我们还需要在文件尾输出一个换行符。与其他写操作一样，在输出换行符之前我们调用 seekp来定位到文件尾。