迄今為止，我們討論的輸入輸出是以系統指定的標准設備（輸入設備為鍵盤，輸出設備為顯示器）為對象的。在實際應用中，常以磁盤文件作為對象。即從磁盤文件讀取數據，將數據輸出到磁盤文件。磁盤是計算機的外部存儲器，它能夠長期保留信息，能讀能寫，可以刷新重寫，方便攜帶，因而得到廣泛使用。
文件(file)是程序設計中一個重要的概念。所謂“文件”，一般指存儲在外部介質上數據的集合。一批數據是以文件的形式存放在外部介質（如磁盤、光盤和U盤）上的。操 作系統是以文件為單位對數據進行管理的，也就是說，如果想找存在外部介質上的數據， 必須先按文件名找到所指定的文件，然后再從該文件中讀取數據。要向外部介質上存儲數據也必須先建立一個文件（以文件名標識），才能向它輸出數據。
外存文件包括磁盤文件、光盤文件和U盤文件。目前使用最廣泛的是磁盤文件，為敘述方便，教程中凡用到外存文件的地方均以磁盤文件來代表，在程序中對光盤文件和U盤文件的使用方法與磁盤文件相同。
對用戶來說，常用到的文件有兩大類，一類是程序文件(program file)，如C++的源程序文件(.cpp)、目標文件(.obj)、可執行文件(.exe)等。一類是數據文件(data file)， 在程序運行時，常常需要將一些數據（運行的最終結果或中間數據）輸出到磁盤上存放起來，以后需要時再從磁盤中輸入到計算機內存。這種磁盤文件就是數據文件。程序中的輸入和輸出的對象就是數據文件。
根據文件中數據的組織形式，可分為ASCII文件和二進制文件。ASCII文件又稱文本(text)文件或字符文件，它的每一個字節放一個ASCII代碼，代表一個字符。二進制文件又稱內部格式文件或字節文件，是把內存中的數據按其在內存中的存儲形式原樣輸出到磁盤上存放。
對於字符信息，在內存中是以ASCII代碼形式存放的，因此，無論用ASCII文件輸出還是用二進制文件輸出，其數據形式是一樣的。但是對於數值數據，二者是不同的。例如有一個長整數100000，在內存中占4個字節，如果按內部格式直接輸出，在磁盤文件中占 4個字節，如果將它轉換為ASCII碼形式輸出，則要占6個字節。
用ASCII碼形式輸出的數據是與字符一一對應的，一個字節代表一個字符，可以直接在屏幕上顯示或打印出來。這種方式使用方便，比較直觀，便於閱讀，便於對字符逐個進行輸入輸出。但一般占存儲空間較多，而且要花費轉換時間（二進制形式與ASCII碼間的轉換）。用內部格式（二進制形式）輸出數值，可以節省外存空間，而且不需要轉換時間，但一個字節並不對應一個字符，不能直接顯示文件中的內容。如果在程序運行過程中有些中間結果數據暫時保存在磁盤文件中，以后又需要輸入到內存的，這時用二進制文件保存是最合適的。如果是為了能顯示和打印以供閱讀，則應按ASCII碼形式輸出。此時得到的是ASCII文件，它的內容可以直接在顯示屏上觀看。
C++提供了低級的I/O功能和高級的I/O功能。高級的I/O功能是把若干個字節組合為一個有意義的單位（如整數、單精度數、雙精度數、字符串或用戶自定義的類型的數據），然后以ASCII字符形式輸入和輸出。例如將數據從內存送到顯示器輸出，就屬於高級I/O功能，先將內存中的數據轉換為ASCII字符，然后分別按整數、單精度數、雙精度數等形式輸出。這種面向類型的輸入輸出在程序中用得很普遍，用戶感到方便。但在傳輸大容量的文件時由於數據格式轉換，速度較慢，效率不高。
所謂低級的I/O功能是以字節為單位輸入和輸出的，在輸入和輸出時不進行數據格式的轉換。這種輸入輸出是以二進制形式進行的。通常用來在內存和設備之間傳輸一批字節。這種輸入輸出速度快、效率高，一般大容量的文件傳輸用無格式轉換的I/O。但使用時會感到不大方便。
文件流是以外存文件為輸入輸出對象的數據流。輸出文件流是從內存流向外存文件的數據，輸入文件流是從外存文件流向內存的數據。每一個文件流都有一個內存緩沖區與之對應。
請區分文件流與文件的概念，不用誤以為文件流是由若干個文件組成的流。文件流本身不是文件，而只是以文件為輸入輸出對象的流。若要對磁盤文件輸入輸出，就必須通過文件流來實現。
在C++的I/O類庫中定義了幾種文件類，專門用於對磁盤文件的輸入輸出操作。在 圖13.2（詳情請查看：與C++輸入輸出有關的類和對象）中可以看到除了標准輸入輸出流類istream、ostream和iostream類外，還有3個用於文件操作的文件類：
- ifstream類，它是從istream類派生的，用來支持從磁盤文件的輸入。
- ofstream類，它是從ostream類派生的，用來支持向磁盤文件的輸出。
- fstream類，它是從iostream類派生的，用來支持對磁盤文件的輸入輸出。
要以磁盤文件為對象進行輸入輸出，必須定義一個文件流類的對象，通過文件流對象將數據從內存輸出到磁盤文件，或者通過文件流對象從磁盤文件將數據輸入到內存。
其實在用標准設備為對象的輸入輸出中，也是要定義流對象的，如cin、cout就是流對象，C++是通過流對象進行輸入輸出的。由於cin、cout已在iostream.h中事先定義，所以用戶不需自己定義。在用磁盤文件時，由於情況各異，無法事先統一定義，必須由用戶自己定義。此外，對磁盤文件的操作是通過文件流對象（而不是cin和cout）實現的。文件流對象是用文件流類定義的，而不是用istream和ostream類來定義的。可以用下面的方法建立一個輸出文件流對象：
ofstream outfile;
如同在頭文件iostream中定義了流對象cout —樣，現在在程序中定義了outfile為 ofstream類（輸出文件流類）的對象。但是有一個問埋還未解決：在定義 cout 時已將它和標准輸出設備（顯示器）建立關聯，而現在雖然建立了一個輸出文件流對象，但是還未指定它向哪一個磁盤文件輸出，需要在使用時加以指定。下一節即將解答這個問題。
C++文件的打開與關閉
這里講一下如何打開和關閉磁盤上的文件，其他外設（U盤、光盤等）上的文件與此相同。
打開文件
所謂打開(open)文件是一種形象的說法，如同打開房門就可以進入房間活動一樣。 打開文件是指在文件讀寫之前做必要的准備工作，包括：
- 為文件流對象和指定的磁盤文件建立關聯，以便使文件流流向指定的磁盤文件。
- 指定文件的工作方式，如，該文件是作為輸入文件還是輸出文件，是ASCII文件還是二進制文件等。
以上工作可以通過兩種不同的方法實現。
1) 調用文件流的成員函數open。如
ofstream outfile; //定義ofstream類(輸出文件流類)對象outfile
outfile.open("f1.dat",ios::out); //使文件流與f1.dat文件建立關聯
第2行是調用輸出文件流的成員函數open打開磁盤文件f1.dat，並指定它為輸出文件， 文件流對象outfile將向磁盤文件f1.dat輸出數據。ios::out是I/O模式的一種，表示以輸出方式打開一個文件。或者簡單地說，此時f1.dat是一個輸出文件，接收從內存輸出的數據。
調用成員函數open的一般形式為：
文件流對象.open(磁盤文件名, 輸入輸出方式);
磁盤文件名可以包括路徑，如"c:\new\\f1.dat"，如缺省路徑，則默認為當前目錄下的文件。
2) 在定義文件流對象時指定參數
在聲明文件流類時定義了帶參數的構造函數，其中包含了打開磁盤文件的功能。因此，可以在定義文件流對象時指定參數，調用文件流類的構造函數來實現打開文件的功能。如
ostream outfile("f1.dat",ios::out);
一般多用此形式，比較方便。作用與open函數相同。
輸入輸出方式是在ios類中定義的，它們是枚舉常量，有多種選擇，見表13.6。
表13.6 文件輸入輸出方式設置值
| 方 式 | 作用 |
|---|---|
| ios::in | 以輸入方式打開文件 |
| ios::out | 以輸出方式打開文件（這是默認方式），如果已有此名字的文件，則將其原有內容全部清除 |
| ios::app | 以輸出方式打開文件，寫入的數據添加在文件末尾 |
| ios::ate | 打開一個已有的文件，文件指針指向文件末尾 |
| ios: :trunc | 打開一個文件，如果文件已存在，則刪除其中全部數據，如文件不存在，則建立新文件。如已指定了 ios::out 方式，而未指定ios: :app，ios::ate，ios: :in，則同時默認此方式 |
| ios:: binary | 以二進制方式打開一個文件，如不指定此方式則默認為ASCII方式 |
| ios::nocreate | 打開一個已有的文件，如文件不存在，則打開失敗。nocrcate的意思是不建立新文件 |
| ios:: noreplace | 如果文件不存在則建立新文件，如果文件已存在則操作失敗，replace 的意思是不更新原有文件 |
| ios::in l ios::out | 以輸入和輸出方式打開文件，文件可讀可寫 |
| ios:: out | ios::binary | 以二進制方式打開一個輸出文件 |
| ios::in l ios::binar | 以二進制方式打開一個輸入文件 |
幾點說明：
1) 新版本的I/O類庫中不提供ios::nocreate和ios::noreplace。
2) 每一個打開的文件都有一個文件指針，該指針的初始位置由I/O方式指定，每次讀寫都從文件指針的當前位置開始。每讀入一個字節，指針就后移一個字節。當文件指針移到最后，就會遇到文件結束EOF（文件結束符也占一個字節，其值為-1)，此時流對象的成員函數eof的值為非0值(一般設為1)，表示文件結束了。
可以用“位或”運算符“|”對輸入輸出方式進行組合，如表13.6中最后3行所示那樣。還可以舉出下面一些例子：
ios::in | ios:: noreplace //打開一個輸入文件，若文件不存在則返回打開失敗的信息
ios::app | ios::nocreate //打開一個輸出文件，在文件尾接着寫數據，若文件不存在，則返回打開失敗的信息
ios::out l ios::noreplace //打開一個新文件作為輸出文件，如果文件已存在則返回打開失敗的信息
ios::in l ios::out I ios::binary //打開一個二進制文件，可讀可寫
但不能組合互相排斥的方式，如 ios::nocreate l ios::noreplace。
如果打開操作失敗，open函數的返回值為0(假)，如果是用調用構造函數的方式打開文件的，則流對象的值為0。可以據此測試打開是否成功。如
if(outfile.open("f1.bat", ios::app) ==0)
cout <<"open error";
或
if( !outfile.open("f1.bat", ios::app) )
cout <<"open error";
關閉磁盤文件
在對已打開的磁盤文件的讀寫操作完成后，應關閉該文件。關閉文件用成員函數close。如
outfile.close( ); //將輸出文件流所關聯的磁盤文件關閉
所謂關閉，實際上是解除該磁盤文件與文件流的關聯，原來設置的工作方式也失效，這樣，就不能再通過文件流對該文件進行輸入或輸出。此時可以將文件流與其他磁盤文件建立關聯，通過文件流對新的文件進行輸入或輸出。如
outfile.open("f2.dat",ios::app|ios::nocreate);
此時文件流outfile與f2.dat建立關聯，並指定了f2.dat的工作方式。