* doc/xml/manual/documentation_hacking.xml: Tweak link to
[official-gcc.git] / libstdc++-v3 / doc / xml / manual / io.xml
blob36d04ff47d9cf0931585186551d4a1a9edb2e390
1 <chapter xmlns="http://docbook.org/ns/docbook" version="5.0" 
2          xml:id="std.io" xreflabel="Input and Output">
3 <?dbhtml filename="io.html"?>
5 <info><title>
6   Input and Output
7   <indexterm><primary>Input and Output</primary></indexterm>
8 </title>
9   <keywordset>
10     <keyword>ISO C++</keyword>
11     <keyword>library</keyword>
12   </keywordset>
13 </info>
17 <!-- Sect1 01 : Iostream Objects -->
18 <section xml:id="std.io.objects" xreflabel="IO Objects"><info><title>Iostream Objects</title></info>
19 <?dbhtml filename="iostream_objects.html"?>
20   
22    <para>To minimize the time you have to wait on the compiler, it's good to
23       only include the headers you really need.  Many people simply include
24       <filename class="headerfile">&lt;iostream&gt;</filename> when they don't
25       need to -- and that can <emphasis>penalize your runtime as well.</emphasis>
26       Here are some tips on which header to use
27       for which situations, starting with the simplest.
28    </para>
29    <para><emphasis><filename class="headerfile">&lt;iosfwd&gt;</filename></emphasis>
30       should be included whenever you simply need the <emphasis>name</emphasis>
31       of an I/O-related class, such as "<classname>ofstream</classname>" or
32       "<classname>basic_streambuf</classname>".
33       Like the name implies, these are forward declarations.
34       (A word to all you fellow old school programmers:
35       trying to forward declare classes like "<code>class istream;</code>"
36       won't work.
37       Look in the <filename class="headerfile">&lt;iosfwd&gt;</filename> header
38       if you'd like to know why.)  For example,
39    </para>
40    <programlisting>
41     #include &lt;iosfwd&gt;
43     class MyClass
44     {
45         ....
46         std::ifstream&amp;   input_file;
47     };
49     extern std::ostream&amp; operator&lt;&lt; (std::ostream&amp;, MyClass&amp;);
50    </programlisting>
51    <para><emphasis><filename class="headerfile">&lt;ios&gt;</filename></emphasis>
52       declares the base classes for the entire I/O stream hierarchy,
53       <classname>std::ios_base</classname> and <classname>std::basic_ios&lt;charT&gt;</classname>,
54       the counting types <type>std::streamoff</type> and <type>std::streamsize</type>,
55       the file positioning type <type>std::fpos</type>,
56       and the various manipulators like <function>std::hex</function>,
57       <function>std::fixed</function>, <function>std::noshowbase</function>,
58       and so forth.
59    </para>
60    <para>The <classname>ios_base</classname> class is what holds the format
61       flags, the state flags, and the functions which change them
62       (<function>setf()</function>, <function>width()</function>,
63       <function>precision()</function>, etc).
64       You can also store extra data and register callback functions
65       through <classname>ios_base</classname>, but that has been historically
66       underused.  Anything
67       which doesn't depend on the type of characters stored is consolidated
68       here.
69    </para>
70    <para>The class template <classname>basic_ios</classname> is the highest
71       class template in the
72       hierarchy; it is the first one depending on the character type, and
73       holds all general state associated with that type:  the pointer to the
74       polymorphic stream buffer, the facet information, etc.
75    </para>
76    <para><emphasis><filename class="headerfile">&lt;streambuf&gt;</filename></emphasis>
77       declares the class template <classname>basic_streambuf</classname>, and
78       two standard instantiations, <type>streambuf</type> and
79       <type>wstreambuf</type>.  If you need to work with the vastly useful and
80       capable stream buffer classes, e.g., to create a new form of storage
81       transport, this header is the one to include.
82    </para>
83    <para><emphasis><filename class="headerfile">&lt;istream&gt;</filename></emphasis>
84        and <emphasis><filename class="headerfile">&lt;ostream&gt;</filename></emphasis>
85        are the headers to include when you are using the overloaded
86       <code>&gt;&gt;</code> and <code>&lt;&lt;</code> operators,
87       or any of the other abstract stream formatting functions.
88       For example,
89    </para>
90    <programlisting>
91     #include &lt;istream&gt;
93     std::ostream&amp; operator&lt;&lt; (std::ostream&amp; os, MyClass&amp; c)
94     {
95        return os &lt;&lt; c.data1() &lt;&lt; c.data2();
96     }
97    </programlisting>
98    <para>The <type>std::istream</type> and <type>std::ostream</type> classes
99       are the abstract parents of
100       the various concrete implementations.  If you are only using the
101       interfaces, then you only need to use the appropriate interface header.
102    </para>
103    <para><emphasis><filename class="headerfile">&lt;iomanip&gt;</filename></emphasis>
104       provides "extractors and inserters that alter information maintained by
105       class <classname>ios_base</classname> and its derived classes,"
106       such as <function>std::setprecision</function> and
107       <function>std::setw</function>.  If you need
108       to write expressions like <code>os &lt;&lt; setw(3);</code> or
109       <code>is &gt;&gt; setbase(8);</code>, you must include
110       <filename class="headerfile">&lt;iomanip&gt;</filename>.
111    </para>
112    <para><emphasis><filename class="headerfile">&lt;sstream&gt;</filename></emphasis>
113       and <emphasis><filename class="headerfile">&lt;fstream&gt;</filename></emphasis>
114       declare the six stringstream and fstream classes.  As they are the
115       standard concrete descendants of <type>istream</type> and <type>ostream</type>,
116       you will already know about them.
117    </para>
118    <para>Finally, <emphasis><filename class="headerfile">&lt;iostream&gt;</filename></emphasis>
119       provides the eight standard global objects
120       (<code>cin</code>, <code>cout</code>, etc).  To do this correctly, this
121       header also provides the contents of the
122       <filename class="headerfile">&lt;istream&gt;</filename> and
123       <filename class="headerfile">&lt;ostream&gt;</filename>
124       headers, but nothing else.  The contents of this header look like:
125    </para>
126    <programlisting>
127     #include &lt;ostream&gt;
128     #include &lt;istream&gt;
130     namespace std
131     {
132         extern istream cin;
133         extern ostream cout;
134         ....
136         // this is explained below
137         <emphasis>static ios_base::Init __foo;</emphasis>    // not its real name
138     }
139    </programlisting>
140    <para>Now, the runtime penalty mentioned previously:  the global objects
141       must be initialized before any of your own code uses them; this is
142       guaranteed by the standard.  Like any other global object, they must
143       be initialized once and only once.  This is typically done with a
144       construct like the one above, and the nested class
145       <classname>ios_base::Init</classname> is
146       specified in the standard for just this reason.
147    </para>
148    <para>How does it work?  Because the header is included before any of your
149       code, the <emphasis>__foo</emphasis> object is constructed before any of
150       your objects.  (Global objects are built in the order in which they
151       are declared, and destroyed in reverse order.)  The first time the
152       constructor runs, the eight stream objects are set up.
153    </para>
154    <para>The <code>static</code> keyword means that each object file compiled
155       from a source file containing
156       <filename class="headerfile">&lt;iostream&gt;</filename> will have its own
157       private copy of <emphasis>__foo</emphasis>.  There is no specified order
158       of construction across object files (it's one of those pesky NP complete
159       problems that make life so interesting), so one copy in each object
160       file means that the stream objects are guaranteed to be set up before
161       any of your code which uses them could run, thereby meeting the
162       requirements of the standard.
163    </para>
164    <para>The penalty, of course, is that after the first copy of
165       <emphasis>__foo</emphasis> is constructed, all the others are just wasted
166       processor time.  The time spent is merely for an increment-and-test
167       inside a function call, but over several dozen or hundreds of object
168       files, that time can add up.  (It's not in a tight loop, either.)
169    </para>
170    <para>The lesson?  Only include
171       <filename class="headerfile">&lt;iostream&gt;</filename> when you need
172       to use one of
173       the standard objects in that source file; you'll pay less startup
174       time.  Only include the header files you need to in general; your
175       compile times will go down when there's less parsing work to do.
176    </para>
178 </section>
180 <!-- Sect1 02 : Stream Buffers -->
181 <section xml:id="std.io.streambufs" xreflabel="Stream Buffers"><info><title>Stream Buffers</title></info>
182 <?dbhtml filename="streambufs.html"?>
183   
185   <section xml:id="io.streambuf.derived" xreflabel="Derived streambuf Classes"><info><title>Derived streambuf Classes</title></info>
186     
187     <para>
188     </para>
190    <para>Creating your own stream buffers for I/O can be remarkably easy.
191       If you are interested in doing so, we highly recommend two very
192       excellent books:
193       <link xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="http://www.angelikalanger.com/iostreams.html">Standard C++
194       IOStreams and Locales</link> by Langer and Kreft, ISBN 0-201-18395-1, and
195       <link xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="http://www.josuttis.com/libbook/">The C++ Standard Library</link>
196       by Nicolai Josuttis, ISBN 0-201-37926-0.  Both are published by
197       Addison-Wesley, who isn't paying us a cent for saying that, honest.
198    </para>
199    <para>Here is a simple example, io/outbuf1, from the Josuttis text.  It
200       transforms everything sent through it to uppercase.  This version
201       assumes many things about the nature of the character type being
202       used (for more information, read the books or the newsgroups):
203    </para>
204    <programlisting>
205     #include &lt;iostream&gt;
206     #include &lt;streambuf&gt;
207     #include &lt;locale&gt;
208     #include &lt;cstdio&gt;
210     class outbuf : public std::streambuf
211     {
212       protected:
213         /* central output function
214          * - print characters in uppercase mode
215          */
216         virtual int_type overflow (int_type c) {
217             if (c != EOF) {
218                 // convert lowercase to uppercase
219                 c = std::toupper(static_cast&lt;char&gt;(c),getloc());
221                 // and write the character to the standard output
222                 if (putchar(c) == EOF) {
223                     return EOF;
224                 }
225             }
226             return c;
227         }
228     };
230     int main()
231     {
232         // create special output buffer
233         outbuf ob;
234         // initialize output stream with that output buffer
235         std::ostream out(&amp;ob);
237         out &lt;&lt; "31 hexadecimal: "
238             &lt;&lt; std::hex &lt;&lt; 31 &lt;&lt; std::endl;
239         return 0;
240     }
241    </programlisting>
242    <para>Try it yourself!  More examples can be found in 3.1.x code, in
243       <filename>include/ext/*_filebuf.h</filename>, and in this article by James Kanze:
244       <link xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="http://kanze.james.neuf.fr/articles/fltrsbf1.html">Filtering
245       Streambufs</link>.
246    </para>
248   </section>
250   <section xml:id="io.streambuf.buffering" xreflabel="Buffering"><info><title>Buffering</title></info>
251     
252    <para>First, are you sure that you understand buffering?  Particularly
253       the fact that C++ may not, in fact, have anything to do with it?
254    </para>
255    <para>The rules for buffering can be a little odd, but they aren't any
256       different from those of C.  (Maybe that's why they can be a bit
257       odd.)  Many people think that writing a newline to an output
258       stream automatically flushes the output buffer.  This is true only
259       when the output stream is, in fact, a terminal and not a file
260       or some other device -- and <emphasis>that</emphasis> may not even be true
261       since C++ says nothing about files nor terminals.  All of that is
262       system-dependent.  (The "newline-buffer-flushing only occurring
263       on terminals" thing is mostly true on Unix systems, though.)
264    </para>
265    <para>Some people also believe that sending <code>endl</code> down an
266       output stream only writes a newline.  This is incorrect; after a
267       newline is written, the buffer is also flushed.  Perhaps this
268       is the effect you want when writing to a screen -- get the text
269       out as soon as possible, etc -- but the buffering is largely
270       wasted when doing this to a file:
271    </para>
272    <programlisting>
273    output &lt;&lt; "a line of text" &lt;&lt; endl;
274    output &lt;&lt; some_data_variable &lt;&lt; endl;
275    output &lt;&lt; "another line of text" &lt;&lt; endl; </programlisting>
276    <para>The proper thing to do in this case to just write the data out
277       and let the libraries and the system worry about the buffering.
278       If you need a newline, just write a newline:
279    </para>
280    <programlisting>
281    output &lt;&lt; "a line of text\n"
282           &lt;&lt; some_data_variable &lt;&lt; '\n'
283           &lt;&lt; "another line of text\n"; </programlisting>
284    <para>I have also joined the output statements into a single statement.
285       You could make the code prettier by moving the single newline to
286       the start of the quoted text on the last line, for example.
287    </para>
288    <para>If you do need to flush the buffer above, you can send an
289       <code>endl</code> if you also need a newline, or just flush the buffer
290       yourself:
291    </para>
292    <programlisting>
293    output &lt;&lt; ...... &lt;&lt; flush;    // can use std::flush manipulator
294    output.flush();               // or call a member fn </programlisting>
295    <para>On the other hand, there are times when writing to a file should
296       be like writing to standard error; no buffering should be done
297       because the data needs to appear quickly (a prime example is a
298       log file for security-related information).  The way to do this is
299       just to turn off the buffering <emphasis>before any I/O operations at
300       all</emphasis> have been done (note that opening counts as an I/O operation):
301    </para>
302    <programlisting>
303    std::ofstream    os;
304    std::ifstream    is;
305    int   i;
307    os.rdbuf()-&gt;pubsetbuf(0,0);
308    is.rdbuf()-&gt;pubsetbuf(0,0);
310    os.open("/foo/bar/baz");
311    is.open("/qux/quux/quuux");
312    ...
313    os &lt;&lt; "this data is written immediately\n";
314    is &gt;&gt; i;   // and this will probably cause a disk read </programlisting>
315    <para>Since all aspects of buffering are handled by a streambuf-derived
316       member, it is necessary to get at that member with <code>rdbuf()</code>.
317       Then the public version of <code>setbuf</code> can be called.  The
318       arguments are the same as those for the Standard C I/O Library
319       function (a buffer area followed by its size).
320    </para>
321    <para>A great deal of this is implementation-dependent.  For example,
322       <code>streambuf</code> does not specify any actions for its own
323       <code>setbuf()</code>-ish functions; the classes derived from
324       <code>streambuf</code> each define behavior that "makes
325       sense" for that class:  an argument of (0,0) turns off buffering
326       for <code>filebuf</code> but does nothing at all for its siblings
327       <code>stringbuf</code> and <code>strstreambuf</code>, and specifying
328       anything other than (0,0) has varying effects.
329       User-defined classes derived from <code>streambuf</code> can
330       do whatever they want.  (For <code>filebuf</code> and arguments for
331       <code>(p,s)</code> other than zeros, libstdc++ does what you'd expect:
332       the first <code>s</code> bytes of <code>p</code> are used as a buffer,
333       which you must allocate and deallocate.)
334    </para>
335    <para>A last reminder:  there are usually more buffers involved than
336       just those at the language/library level.  Kernel buffers, disk
337       buffers, and the like will also have an effect.  Inspecting and
338       changing those are system-dependent.
339    </para>
341   </section>
342 </section>
344 <!-- Sect1 03 : Memory-based Streams -->
345 <section xml:id="std.io.memstreams" xreflabel="Memory Streams"><info><title>Memory Based Streams</title></info>
346 <?dbhtml filename="stringstreams.html"?>
347   
348   <section xml:id="std.io.memstreams.compat" xreflabel="Compatibility strstream"><info><title>Compatibility With strstream</title></info>
349     
350     <para>
351     </para>
352    <para>Stringstreams (defined in the header <code>&lt;sstream&gt;</code>)
353       are in this author's opinion one of the coolest things since
354       sliced time.  An example of their use is in the Received Wisdom
355       section for Sect1 21 (Strings),
356       <link linkend="strings.string.Cstring"> describing how to
357       format strings</link>.
358    </para>
359    <para>The quick definition is:  they are siblings of ifstream and ofstream,
360       and they do for <code>std::string</code> what their siblings do for
361       files.  All that work you put into writing <code>&lt;&lt;</code> and
362       <code>&gt;&gt;</code> functions for your classes now pays off
363       <emphasis>again!</emphasis>  Need to format a string before passing the string
364       to a function?  Send your stuff via <code>&lt;&lt;</code> to an
365       ostringstream.  You've read a string as input and need to parse it?
366       Initialize an istringstream with that string, and then pull pieces
367       out of it with <code>&gt;&gt;</code>.  Have a stringstream and need to
368       get a copy of the string inside?  Just call the <code>str()</code>
369       member function.
370    </para>
371    <para>This only works if you've written your
372       <code>&lt;&lt;</code>/<code>&gt;&gt;</code> functions correctly, though,
373       and correctly means that they take istreams and ostreams as
374       parameters, not i<emphasis>f</emphasis>streams and o<emphasis>f</emphasis>streams.  If they
375       take the latter, then your I/O operators will work fine with
376       file streams, but with nothing else -- including stringstreams.
377    </para>
378    <para>If you are a user of the strstream classes, you need to update
379       your code.  You don't have to explicitly append <code>ends</code> to
380       terminate the C-style character array, you don't have to mess with
381       "freezing" functions, and you don't have to manage the
382       memory yourself.  The strstreams have been officially deprecated,
383       which means that 1) future revisions of the C++ Standard won't
384       support them, and 2) if you use them, people will laugh at you.
385    </para>
388   </section>
389 </section>
391 <!-- Sect1 04 : File-based Streams -->
392 <section xml:id="std.io.filestreams" xreflabel="File Streams"><info><title>File Based Streams</title></info>
393 <?dbhtml filename="fstreams.html"?>
394   
396   <section xml:id="std.io.filestreams.copying_a_file" xreflabel="Copying a File"><info><title>Copying a File</title></info>
397   
398   <para>
399   </para>
401    <para>So you want to copy a file quickly and easily, and most important,
402       completely portably.  And since this is C++, you have an open
403       ifstream (call it IN) and an open ofstream (call it OUT):
404    </para>
405    <programlisting>
406    #include &lt;fstream&gt;
408    std::ifstream  IN ("input_file");
409    std::ofstream  OUT ("output_file"); </programlisting>
410    <para>Here's the easiest way to get it completely wrong:
411    </para>
412    <programlisting>
413    OUT &lt;&lt; IN;</programlisting>
414    <para>For those of you who don't already know why this doesn't work
415       (probably from having done it before), I invite you to quickly
416       create a simple text file called "input_file" containing
417       the sentence
418    </para>
419       <programlisting>
420       The quick brown fox jumped over the lazy dog.</programlisting>
421    <para>surrounded by blank lines.  Code it up and try it.  The contents
422       of "output_file" may surprise you.
423    </para>
424    <para>Seriously, go do it.  Get surprised, then come back.  It's worth it.
425    </para>
426    <para>The thing to remember is that the <code>basic_[io]stream</code> classes
427       handle formatting, nothing else.  In particular, they break up on
428       whitespace.  The actual reading, writing, and storing of data is
429       handled by the <code>basic_streambuf</code> family.  Fortunately, the
430       <code>operator&lt;&lt;</code> is overloaded to take an ostream and
431       a pointer-to-streambuf, in order to help with just this kind of
432       "dump the data verbatim" situation.
433    </para>
434    <para>Why a <emphasis>pointer</emphasis> to streambuf and not just a streambuf?  Well,
435       the [io]streams hold pointers (or references, depending on the
436       implementation) to their buffers, not the actual
437       buffers.  This allows polymorphic behavior on the chapter of the buffers
438       as well as the streams themselves.  The pointer is easily retrieved
439       using the <code>rdbuf()</code> member function.  Therefore, the easiest
440       way to copy the file is:
441    </para>
442    <programlisting>
443    OUT &lt;&lt; IN.rdbuf();</programlisting>
444    <para>So what <emphasis>was</emphasis> happening with OUT&lt;&lt;IN?  Undefined
445       behavior, since that particular &lt;&lt; isn't defined by the Standard.
446       I have seen instances where it is implemented, but the character
447       extraction process removes all the whitespace, leaving you with no
448       blank lines and only "Thequickbrownfox...".  With
449       libraries that do not define that operator, IN (or one of IN's
450       member pointers) sometimes gets converted to a void*, and the output
451       file then contains a perfect text representation of a hexadecimal
452       address (quite a big surprise).  Others don't compile at all.
453    </para>
454    <para>Also note that none of this is specific to o<emphasis>*f*</emphasis>streams.
455       The operators shown above are all defined in the parent
456       basic_ostream class and are therefore available with all possible
457       descendants.
458    </para>
460   </section>
462   <section xml:id="std.io.filestreams.binary" xreflabel="Binary Input and Output"><info><title>Binary Input and Output</title></info>
463     
464     <para>
465     </para>
466    <para>The first and most important thing to remember about binary I/O is
467       that opening a file with <code>ios::binary</code> is not, repeat
468       <emphasis>not</emphasis>, the only thing you have to do.  It is not a silver
469       bullet, and will not allow you to use the <code>&lt;&lt;/&gt;&gt;</code>
470       operators of the normal fstreams to do binary I/O.
471    </para>
472    <para>Sorry.  Them's the breaks.
473    </para>
474    <para>This isn't going to try and be a complete tutorial on reading and
475       writing binary files (because "binary"
476       covers a lot of ground), but we will try and clear
477       up a couple of misconceptions and common errors.
478    </para>
479    <para>First, <code>ios::binary</code> has exactly one defined effect, no more
480       and no less.  Normal text mode has to be concerned with the newline
481       characters, and the runtime system will translate between (for
482       example) '\n' and the appropriate end-of-line sequence (LF on Unix,
483       CRLF on DOS, CR on Macintosh, etc).  (There are other things that
484       normal mode does, but that's the most obvious.)  Opening a file in
485       binary mode disables this conversion, so reading a CRLF sequence
486       under Windows won't accidentally get mapped to a '\n' character, etc.
487       Binary mode is not supposed to suddenly give you a bitstream, and
488       if it is doing so in your program then you've discovered a bug in
489       your vendor's compiler (or some other chapter of the C++ implementation,
490       possibly the runtime system).
491    </para>
492    <para>Second, using <code>&lt;&lt;</code> to write and <code>&gt;&gt;</code> to
493       read isn't going to work with the standard file stream classes, even
494       if you use <code>skipws</code> during reading.  Why not?  Because
495       ifstream and ofstream exist for the purpose of <emphasis>formatting</emphasis>,
496       not reading and writing.  Their job is to interpret the data into
497       text characters, and that's exactly what you don't want to happen
498       during binary I/O.
499    </para>
500    <para>Third, using the <code>get()</code> and <code>put()/write()</code> member
501       functions still aren't guaranteed to help you.  These are
502       "unformatted" I/O functions, but still character-based.
503       (This may or may not be what you want, see below.)
504    </para>
505    <para>Notice how all the problems here are due to the inappropriate use
506       of <emphasis>formatting</emphasis> functions and classes to perform something
507       which <emphasis>requires</emphasis> that formatting not be done?  There are a
508       seemingly infinite number of solutions, and a few are listed here:
509    </para>
510    <itemizedlist>
511       <listitem>
512         <para><quote>Derive your own fstream-type classes and write your own
513           &lt;&lt;/&gt;&gt; operators to do binary I/O on whatever data
514           types you're using.</quote>
515         </para>
516         <para>
517           This is a Bad Thing, because while
518           the compiler would probably be just fine with it, other humans
519           are going to be confused.  The overloaded bitshift operators
520           have a well-defined meaning (formatting), and this breaks it.
521         </para>
522       </listitem>
523       <listitem>
524         <para>
525           <quote>Build the file structure in memory, then
526           <code>mmap()</code> the file and copy the
527           structure.
528         </quote>
529         </para>
530         <para>
531           Well, this is easy to make work, and easy to break, and is
532           pretty equivalent to using <code>::read()</code> and
533           <code>::write()</code> directly, and makes no use of the
534           iostream library at all...
535           </para>
536       </listitem>
537       <listitem>
538         <para>
539           <quote>Use streambufs, that's what they're there for.</quote>
540         </para>
541         <para>
542           While not trivial for the beginner, this is the best of all
543           solutions.  The streambuf/filebuf layer is the layer that is
544           responsible for actual I/O.  If you want to use the C++
545           library for binary I/O, this is where you start.
546         </para>
547       </listitem>
548    </itemizedlist>
549    <para>How to go about using streambufs is a bit beyond the scope of this
550       document (at least for now), but while streambufs go a long way,
551       they still leave a couple of things up to you, the programmer.
552       As an example, byte ordering is completely between you and the
553       operating system, and you have to handle it yourself.
554    </para>
555    <para>Deriving a streambuf or filebuf
556       class from the standard ones, one that is specific to your data
557       types (or an abstraction thereof) is probably a good idea, and
558       lots of examples exist in journals and on Usenet.  Using the
559       standard filebufs directly (either by declaring your own or by
560       using the pointer returned from an fstream's <code>rdbuf()</code>)
561       is certainly feasible as well.
562    </para>
563    <para>One area that causes problems is trying to do bit-by-bit operations
564       with filebufs.  C++ is no different from C in this respect:  I/O
565       must be done at the byte level.  If you're trying to read or write
566       a few bits at a time, you're going about it the wrong way.  You
567       must read/write an integral number of bytes and then process the
568       bytes.  (For example, the streambuf functions take and return
569       variables of type <code>int_type</code>.)
570    </para>
571    <para>Another area of problems is opening text files in binary mode.
572       Generally, binary mode is intended for binary files, and opening
573       text files in binary mode means that you now have to deal with all of
574       those end-of-line and end-of-file problems that we mentioned before.
575    </para>
576    <para>
577       An instructive thread from comp.lang.c++.moderated delved off into
578       this topic starting more or less at
579       <link xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="https://groups.google.com/forum/#!topic/comp.std.c++/D4e0q9eVSoc">this post</link>
580       and continuing to the end of the thread. (The subject heading is "binary iostreams" on both comp.std.c++
581       and comp.lang.c++.moderated.) Take special note of the replies by James Kanze and Dietmar Kühl.
582    </para>
583     <para>Briefly, the problems of byte ordering and type sizes mean that
584       the unformatted functions like <code>ostream::put()</code> and
585       <code>istream::get()</code> cannot safely be used to communicate
586       between arbitrary programs, or across a network, or from one
587       invocation of a program to another invocation of the same program
588       on a different platform, etc.
589    </para>
590  </section>
592 </section>
594 <!-- Sect1 03 : Interacting with C -->
595 <section xml:id="std.io.c" xreflabel="Interacting with C"><info><title>Interacting with C</title></info>
596 <?dbhtml filename="io_and_c.html"?>
597   
600   <section xml:id="std.io.c.FILE" xreflabel="Using FILE* and file descriptors"><info><title>Using FILE* and file descriptors</title></info>
601     
602     <para>
603       See the <link linkend="manual.ext.io">extensions</link> for using
604       <type>FILE</type> and <type>file descriptors</type> with
605       <classname>ofstream</classname> and
606       <classname>ifstream</classname>.
607     </para>
608   </section>
610   <section xml:id="std.io.c.sync" xreflabel="Performance Issues"><info><title>Performance</title></info>
611     
612     <para>
613       Pathetic Performance? Ditch C.
614     </para>
615    <para>It sounds like a flame on C, but it isn't.  Really.  Calm down.
616       I'm just saying it to get your attention.
617    </para>
618    <para>Because the C++ library includes the C library, both C-style and
619       C++-style I/O have to work at the same time.  For example:
620    </para>
621    <programlisting>
622      #include &lt;iostream&gt;
623      #include &lt;cstdio&gt;
625      std::cout &lt;&lt; "Hel";
626      std::printf ("lo, worl");
627      std::cout &lt;&lt; "d!\n";
628    </programlisting>
629    <para>This must do what you think it does.
630    </para>
631    <para>Alert members of the audience will immediately notice that buffering
632       is going to make a hash of the output unless special steps are taken.
633    </para>
634    <para>The special steps taken by libstdc++, at least for version 3.0,
635       involve doing very little buffering for the standard streams, leaving
636       most of the buffering to the underlying C library.  (This kind of
637       thing is tricky to get right.)
638       The upside is that correctness is ensured.  The downside is that
639       writing through <code>cout</code> can quite easily lead to awful
640       performance when the C++ I/O library is layered on top of the C I/O
641       library (as it is for 3.0 by default).  Some patches have been applied
642       which improve the situation for 3.1.
643    </para>
644    <para>However, the C and C++ standard streams only need to be kept in sync
645       when both libraries' facilities are in use.  If your program only uses
646       C++ I/O, then there's no need to sync with the C streams.  The right
647       thing to do in this case is to call
648    </para>
649    <programlisting>
650      #include <emphasis>any of the I/O headers such as ios, iostream, etc</emphasis>
652      std::ios::sync_with_stdio(false);
653    </programlisting>
654    <para>You must do this before performing any I/O via the C++ stream objects.
655       Once you call this, the C++ streams will operate independently of the
656       (unused) C streams.  For GCC 3.x, this means that <code>cout</code> and
657       company will become fully buffered on their own.
658    </para>
659    <para>Note, by the way, that the synchronization requirement only applies to
660       the standard streams (<code>cin</code>, <code>cout</code>,
661       <code>cerr</code>,
662       <code>clog</code>, and their wide-character counterparts).  File stream
663       objects that you declare yourself have no such requirement and are fully
664       buffered.
665    </para>
668   </section>
669 </section>
671 </chapter>