Поток — это последовательный логический интерфейс, который связан с физическим файлом.
Принципиальным для понимания С++-системы ввода-вывода является то, что она опирается на понятие потока. Поток (stream) — это общий логический интерфейс с различными устройствами, составляющими компьютер. Поток либо синтезирует информацию, либо потребляет ее и связывается с любым физическим устройством с помощью С++-системы ввода-вывода. Характер поведения всех потоков одинаков, несмотря на различные физические устройства, с которыми они связываются. Поскольку потоки действуют одинаково, то практически ко всем типам устройств можно применить одни и те же функции и операторы ввода-вывода. Например, методы, используемые для записи данных на экран, также можно использовать для вывода их на принтер или для записи в дисковый файл.
В самой общей форме поток можно назвать логическим интерфейсом с файлом. С++-определение термина "файл" можно отнести к дисковому файлу, экрану, клавиатуре, порту, файлу на магнитной ленте и пр. Хотя файлы отличаются по форме и возможностям, все потоки одинаковы. Достоинство этого подхода (с точки зрения программиста) состоит в том, что одно устройство компьютера может "выглядеть" подобно любому другому. Это значит, что поток обеспечивает интерфейс, согласующийся со всеми устройствами.
Поток связывается с файлом при выполнении операции открытия файла, а отсоединяется от него с помощью операции закрытия.
Существует два типа потоков: текстовый и двоичный. Текстовый поток используется для ввода-вывода символов. При этом могут происходить некоторые преобразования символов. Например, при выводе символ новой строки может быть преобразован в последовательность символов: возврата каретки и перехода на новую строку. Поэтому может не быть взаимно-однозначного соответствия между тем, что посылается в поток, и тем, что в действительности записывается в файл. Двоичный поток можно использовать с данными любого типа, причем в этом случае никакого преобразования символов не выполняется, и между тем, что посылается в поток, и тем, что потом реально содержится в файле, существует взаимно-однозначное соответствие.
Текущая позиция — это место в файле, с которого будет выполняться следующая операция доступа к файлу.
Говоря о потоках, необходимо понимать, что вкладывается в понятие "текущей позиции". Текущая позиция — это место в файле, с которого будет выполняться следующая операция доступа к файлу. Например, если длина файла равна 100 байт, и известно, что уже прочитана половина этого файла, то следующая операция чтения произойдет на байте 50, который в данном случае и является текущей позицией.
Итак, в языке C++ механизм ввода-вывода функционирует с использованием логического интерфейса, именуемого потоком. Все потоки имеют аналогичные свойства, которые позволяют выполнять одинаковые функции ввода-вывода, независимо от того, с файлом какого типа существует связь. Под файлом понимается реальное физическое устройство, которое содержит данные. Если файлы различаются между собой, то потоки — нет. (Конечно, некоторые устройства могут не поддерживать все операции ввода-вывода, например операции с произвольной выборкой, поэтому и связанные с ними потоки тоже не будут поддерживать эти операции.)
В C++ содержится ряд встроенных потоков (cin, cout, cerr и clog), которые автоматически открываются, как только программа начинает выполняться. Как вы знаете, cin — это стандартный входной, а cout — стандартный выходной поток. Потоки cerr и clog (они предназначены для вывода информации об ошибках) также связаны со стандартным выводом данных. Разница между ними состоит в том, что поток clog буферизирован, а поток cerr — нет. Это означает, что любые выходные данные, посланные в поток cerr, будут немедленно выведены, а при использовании потока clog данные сначала записываются в буфер, и реальный их вывод происходит только тогда, когда буфер полностью заполняется. Обычно потоки cerr и clog используются для записи информации об отладке или ошибках.