Одно из основных применений вывода — организация данных для чтения, доступного людям. Вспомните о сообщениях электронной почты, академических статьях, веб-страницах, счетах, деловых отчетах, списках контактов, оглавлениях, показаниях датчиков состояния устройств и т.д. Потоки

предоставляют много возможностей для форматирования текста по вкусу пользователей. Аналогично, большая часть входной информации записывается людьми или форматируется так, чтоб люди могли ее прочитать. Потоки обеспечивают возможности для чтения данных, созданных потоками . Вопросы, связанные с форматированием, будут рассмотрены в разделе 11.2, а ввод информации, отличающейся от символов, — в разделе 11.3.2. В основном сложность, связанная с вводом данных, обусловлена обработкой ошибок. Для того чтобы привести более реалистичные примеры, начнем с обсуждения того, как модель потоков ввода-вывода связывает файлы с данными.

Обычно мы имеем намного больше данных, чем способна вместить основная память нашего компьютера, поэтому большая часть информации хранится на дисках или других средствах хранения данных высокой емкости. Такие устройства также предотвращают исчезновение данных при выключении компьютера — такие данные являются персистентными. На самом нижнем уровне файл просто представляет собой последовательность байтов, пронумерованных начиная с нуля.

Файл имеет формат; иначе говоря, набор правил, определяющих смысл байтов. Например, если файл является текстовым, то первые четыре байта представляют собой первые четыре символа. С другой стороны, если файл хранит бинарное представление целых чисел, то первые четыре байта используются для бинарного представления первого целого числа (раздел 11.3.2). Формат по отношению к файлам на диске играет ту же роль, что и типы по отношению к объектам в основной памяти. Мы можем приписать битам, записанным в файле, определенный смысл тогда и только тогда, когда известен его формат (разделы 11.2 и 11.3).

При работе с файлами поток преобразует объекты, хранящиеся в основной памяти, в потоки байтов и записывает их на диск. Поток действует наоборот; иначе говоря, он считывает поток байтов с диска и составляет из них объект.

Чаще всего мы предполагаем, что байты на диске являются символами из обычного набора символов. Это не всегда так, но, поскольку другие представления обработать несложно, мы, как правило, будем придерживаться этого предположения. Кроме того, будем считать, что все файлы находятся на дисках (т.е. на вращающихся магнитных устройствах хранения данных). И опять-таки это не всегда так (вспомните о флэш-памяти), но на данном уровне программирования фактическое устройство хранения не имеет значения. Это одно из главных преимущество абстракций файла и потока.

Для того чтобы прочитать файл, мы должны

• знать его имя;

• открыть его (для чтения);

• считать символы;

• закрыть файл (хотя это обычно выполняется неявно).

Для того чтобы записать файл, мы должны

• назвать его;

• открыть файл (для записи) или создать новый файл с таким именем;

• записать наши объекты;

• закрыть файл (хотя это обычно выполняется неявно).

Мы уже знаем основы чтения и записи, поскольку во всех рассмотренных нами ситуациях поток

, связанный с файлом, ведет себя точно так же, как поток , а поток , связанный с файлом, ведет себя точно так же, как объект . Операции, характерные только для файлов, мы рассмотрим позднее (в разделе 11.3.3), а пока посмотрим, как открыть файлы, и сосредоточим свое внимание на операциях и приемах, которые можно применить ко всем потокам и .

Если хотите считать данные из файла или записать их в файл, то должны открыть поток специально для этого файла. Поток ifstream — это поток istream для чтения из файла, поток ofstream — это поток ostream для записи в файл, а поток fstream — это поток iostream, который можно использовать как для чтения, так и для записи. Перед использованием файлового потока его следует связать с файлом. Рассмотрим пример.

Определение потока ifstream с именем, заданным строкой name, открывает файл с этим именем для чтения. Функция — это член класса , создающий низкоуровневую строку в стиле языка С из объекта класса . Такие строки в стиле языка С требуются во многих системных интерфейсах. Проверка позволяет выяснить, был ли файл открыт корректно. После этого можно считывать данные из файла точно так же, как из любого другого потока istream. Например, предположим, что оператор ввода определен для типа . Тогда мы могли бы написать следующий фрагмент программы:

Вывод в файлы аналогичным образом можно выполнить с помощью потоков

. Рассмотрим пример.