Ich würde vorschlagen, dass man sich die Arbeit spart selbst eine GPIO implementierung für den Pi zu schreiben und stattdessen WiringPi verwenden. Das kann auch die Sache mit den Interrupts (http://wiringpi.com/reference/priori...s-and-threads/). Jetzt kann man sagen: ohh ok das verwendet ja einen Thread um den Zustand im Hintergrund zu pollen. Ja das stimmt. Wenn man sich aber mal anschaut wie so ein GPIO Interrupt implementiert werden kann ist das aber auch nicht tragisch. Für Interrupts gibt es prinzipiell zwei Möglichkeiten wenn man das mal aus der HighLevel Ebene von der wir kommen betrachtet. Die Erste ist: Die Hardware merkt, der Pin Zustand hat sich geändert und unterbricht des Datenfluss der CPU und springt dafür an eine hinterlegte Interrupt Addresse. Die Zweite ist: Naja dein Betriebssystem tut so als ob es ein Hardwareinterrupt ist, nimmt dir aber nur das Polling ab. Ich vermute stark dass die zweite Variante beim Raspberry verwendet ist (Ohne Garantie). Allein aus Sicherheitsgründen als auch dass die Implementierung einfacher ist.
Ob jetzt aber das Betriebssystem für dich Pollt oder du selber (Was WiringPi macht) ist letztendlich egal (auch mit Einschränkungen - weil das Betriebssystem kann das unter Umständen besser. Deshalb meine Empfehlung: Erfinde das Rad nicht neu und verwende WiringPi dafür.
Um dein Vorgehen aber auch noch zu diskutieren. Zum einen solltest du wissen, das Dateisystem unter /proc (wo man hintschreibt um die GPIOs zu steuern) ist nur ein virtuelles Filesystem. D.h. eigentlich wird im Hintergrund ein Syscall des Kernels aufgerufen und irgendwas gemacht. Das gleiche gilt auch fürs Lesen. Da müsste man sowie so erst mal Recherchieren ob man das überhaupt mit den normalen Methoden die es gibt um eine Änderungen des FIles mitzubekommen funktioniert (Mein Tipp wäre ja).
Bezüglich deines Filedescriptors: Mein Vorschlag wäre: Nimm direkt die C API (also open()). Das wäre zumindest der schöne weg.
Wenn du unbedingt fstream verwenden willst ist vermutlich das hier deine Rettung: http://www.cpptips.com/fstream
Ich würde dabei auch darauf achten, dass ich für C++11 und nicht C++98 kompiliere.
TLDRNimm WiringPi und leb damit dass es dort in einem Thread gepollt wird. Ansonsten -> Nimm die C Api
EDIT. Zum Thema: Die Macher des Standards halten etwas nicht für wichtig. Doch das tun sie, aber sie achten noch wesentlich mehr darauf dass es Plattform übergreifend funktioniert
EDIT2: Wenn ich mir WiringPi noch mal anschaue: Vllt pollen die noch nicht mal sondern verwenden den System interrupt
EDIT3: Schau dir eventuell auch die filesystem Erweiterung aus C++17 an: http://en.cppreference.com/w/cpp/experimental/fs
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