C++IO流

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零、前言

本章將學習和掌握C++的IO流的知識以及與C語言IO流做一個對比

一、C語言的輸入輸出

概念：

C語言中我們用到的最頻繁的輸入輸出方式就是scanf ()與printf()

scanf():

從標準輸入設備(鍵盤)讀取數據，并將值存放在變量中

printf():

將指定的文字/字符串輸出到標準輸出設備(屏幕)（注意寬度輸出和精度輸出控制）

C語言借助了相應的緩沖區來進行輸入與輸出

示圖：

對輸入輸出緩沖區的理解：

可以屏蔽掉低級IO的實現，低級I/O的實現依賴操作系統本身內核的實現，所以如果能夠屏蔽這部分的差異，可以很容易寫出可移植的程序

可以使用這部分的內容實現“行”讀取的行為，對于計算機而言是沒有“行”這個概念，有了這部分，就可以定義“行”的概念，然后解析緩沖區的內容，返回一個“行”

C語言IO流的博文詳解：?? C語言進階 ?? 文件操作超詳解【 建議關注+ 】_彥祖你終于來啦！~-CSDN博客

二、什么是流

概念：

“流”即是流動的意思，是物質從一處向另一處流動的過程，是對一種有序連續且具有方向性的數據（其單位可以是bit,byte,packet ）的抽象描述

C++流是指信息從外部輸入設備（如鍵盤）向計算機內部（如內存）輸入和從內存向外部輸出設備（顯示器）輸出的過程，這種輸入輸出的過程被形象的比喻為“流”

特性：

有序連續**、**具有方向性

注：為了實現這種流動，C++定義了I/O標準類庫，這些每個類都稱為流/流類，用以完成某方面的功能

三、C++IO流

C++系統實現了一個龐大的類庫，其中ios為基類，其他類都是直接或間接派生自ios類

示圖：

四、C++標準IO流

標準IO流對象：

C++標準庫提供了4個全局流對象cin、cout、cerr、clog

注：在使用時候必須要包含文件并引入std標準命名空間

介紹：

使用cout進行標準輸出，即數據從內存流向控制臺(顯示器)

使用cin進行標準輸入即數據通過鍵盤輸入到程序中

使用cerr用來進行標準錯誤的輸出

使用clog進行日志的輸

建議：

C++盡量去用cin和cout，能用它就用他(便捷，不易出錯)

用cout和cin不方便的地方，再去用scanf和printf（如對于輸出格式有特別需求的）

注意：

cout、cerr、clog是ostream類的三個不同的對象，但是基本沒有區別，只是應用場景不同

cin為緩沖流

解釋：

鍵盤輸入的數據保存在緩沖區中，當要提取時，是從緩沖區中拿如果一次輸入過多，會留在那兒慢慢用，如果輸入錯了，必須在回車之前修改，如果回車鍵按下就無法挽回了；只有把輸入緩沖區中的數據取完后，才要求輸入新的數據

輸入的數據類型必須與要提取的數據類型一致，否則出錯，出錯只是在流的狀態字state中對應位置位

空格和回車都可以作為數據之間的分格符，所以多個數據可以在一行輸入，也可以分行輸入

注意：

如果是字符型和字符串，則空格（ASCII碼為32）無法用cin輸入，字符串中也不能有空格，回車符也無法讀入

如果需要只以\n作為結束符，可以使用getline

. cin和cout可以直接輸入和輸出內置類型數據

原因：標準庫已經將所有內置類型的輸入和輸出全部重載了

注：對于自定義類型，如果要支持cin和cout的標準輸入輸出，需要對<<和>>進行重載

循環輸入

示例：

// 單個元素循環輸入 while(cin>>a) { // ... } // 多個元素循環輸入 while(c>>a>>b>>c) { // ... } // 整行接收 while(cin>>str) { // ... }

注：我們知道cin的返回值是輸入流，這里可以作為條件判斷的原因是，C++重載了operator bool（），要進行布爾判斷時，會自動調用該函數進行返回值強制類型轉化，再判斷是否繼續執行

除此之外，自定義類型也可以直接做條件邏輯判斷

示例：

// evaluating a stream #include // std::cerr #include // std::ifstream int main () { std::ifstream is; is.open ("test.txt"); if (is) { // read file } else { std::cerr << "Error opening 'test.txt'\n"; } return 0; }

注：operator bool () 提供一個本類型到bool的隱式轉換，不允許使用參數（這樣的重載是一個特例，與operator new類似）

五、C++文件IO流

C++根據文件內容的數據格式分為二進制文件和文本文件

采用文件流對象操作文件的一般步驟：

定義一個文件流對象

ifstream ifile(只輸入用)

ofstream ofile(只輸出用)

fstream iofile(既輸入又輸出用)

使用文件流對象的成員函數打開一個磁盤文件，使得文件流對象和磁盤文件之間建立聯系

使用提取和插入運算符對文件進行讀寫操作，或使用成員函數進行讀寫

關閉文件

示例：

#include #include using namespace std; // 使用文件IO流用文本及二進制方式演示讀寫配置文件 struct ServerInfo { char _ip[32]; // ip int _port; // 端口 }; struct ConfigManager { public: ConfigManager(const char* configfile = "cfserver.config") :_configfile(configfile) {} void WriteBin(const ServerInfo& info) { // 這里注意使用二進制方式打開寫 ofstream ofs(_configfile, ifstream::out | ifstream::binary); ofs.write((const char*)&info, sizeof(ServerInfo)); ofs.close(); } void ReadBin(ServerInfo& info) { // 這里注意使用二進制方式打開讀 ifstream ifs(_configfile, ifstream::in | ifstream::binary); ifs.read((char*)&info, sizeof(ServerInfo)); ifs.close(); } void WriteText(const ServerInfo& info) { // 這里會發現IO流寫整形比C語言那套就簡單多了， // C 語言得先把整形itoa再寫 ofstream ofs(_configfile); ofs << info._ip << endl; ofs << info._port << endl; ofs.close(); } void ReadText(ServerInfo& info) { // 這里會發現IO流讀整形比C語言那套就簡單多了， // C 語言得先讀字符串，再atoi ifstream ifs(_configfile); ifs >> info._ip; ifs >> info._port; ifs.close(); } private: string _configfile; // 配置文件 }; int main() { ConfigManager cfgMgr; ServerInfo wtinfo; ServerInfo rdinfo; strcpy(wtinfo._ip, "127.0.0.1"); wtinfo._port = 80; // 二進制讀寫 cfgMgr.WriteBin(wtinfo); cfgMgr.ReadBin(rdinfo); cout << rdinfo._ip << endl; cout << rdinfo._port << endl; // 文本讀寫 cfgMgr.WriteText(wtinfo); cfgMgr.ReadText(rdinfo); cout << rdinfo._ip << endl; cout << rdinfo._port << endl; return 0; }

結果：

注：相比于C語言方便很多，不用控制格式

六、stringstream的介紹和使用

引入：

在C語言中將一個整形變量的數據轉化為字符串格式的方式有：

使用itoa()函數

使用sprintf()函數

注意：

兩個函數在轉化時，都得需要先給出保存結果的空間，那空間要給多大呢，就不太好界定，而且轉化格式不匹配時，可能還會得到錯誤的結果甚至程序崩潰

示例：

void test() { int n = 123456789; char s1[32]; _itoa(n, s1, 10); char s2[32]; sprintf(s2, "%d", n); char s3[32]; sprintf(s3, "%f", n); }

在C++中，對此問題引入了stringstream類

注意：

使用時需包含頭文件sstream，在sstream頭文件下，標準庫三個類：istringstream、ostringstream 和 stringstream，分別用來進行流的輸入、輸出和輸入輸出操作

stringstream作用：

將數值類型數據格式化為字符串

示例：

#include void test_stringstream1() { int a = 12345678; string sa; // 將一個整形變量轉化為字符串，存儲到string類對象中 stringstream s; s << a; s >> sa; cout << sa << endl; // clear() // 注意多次轉換時，必須使用clear將上次轉換狀態清空掉 // stringstreams在轉換結尾時(即最后一個轉換后),會將其內部狀態設置為badbit // 因此下一次轉換是必須調用clear()將狀態重置為goodbit才可以轉換 // 但是clear()不會將stringstreams底層字符串清空掉 // s.str(""); // 將stringstream底層管理string對象設置成"", // 否則多次轉換時，會將結果全部累積在底層string對象中 s.str(""); s.clear(); // 清空s, 不清空會轉化失敗 double d = 12.34; s << d; s >> sa; string sValue; sValue = s.str(); // str()方法：返回stringsteam中管理的string類型 cout << sValue << endl; }

結果：

字符串拼接

示例：

void test_stringstream2() { stringstream sstream; // 將多個字符串放入 sstream 中 sstream << "first" << " " << "string,"; sstream << " second string"; cout << "strResult is: " << sstream.str() << endl; // 清空 sstream sstream.str(""); sstream << "third string"; cout << "After clear, strResult is: " << sstream.str() << endl; }

結果：

注意：

stringstream實際是在其底層維護了一個string類型的對象用來保存結果

多次數據類型轉化時，一定要用clear()來清空，才能正確轉化，但clear()不會將stringstream底層的string對象清空

可以使用s. str("")方法將底層string對象設置為""空字符串

可以使用s.str()將讓stringstream返回其底層的string對象

stringstream使用string類對象代替字符數組，可以避免緩沖區溢出的危險，而且其會對參數類型進行推演，不需要格式化控制，也不會出現格式化失敗的風險，因此使用更方便，更安全

C++

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