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C++:IO流

news 来源：原创 2024/9/12 12:17:30

C语言的输入与输出

C 语言中我们用到的最频繁的输入输出方式就是 scanf () 与 printf() 。 scanf(): 从标准输入设备 ( 键盘 ) 读取数据，并将值存放在变量中 。 printf(): 将指定的文字 / 字符串输出到标准输出设备 ( 屏幕 ) 。

注意宽度输出和精度输出控制。 C 语言借助了相应的缓冲区来进行输入与输出。如下图所示：

对 输入输出缓冲区 的理解：

1. 可以 屏蔽掉低级 I/O 的实现 ，低级 I/O 的实现依赖操作系统本身内核的实现，所以如果能够屏蔽这部分的差异，可以很容易写出可移植的程序 。

2. 可以 使用这部分的内容实现 “ 行 ” 读取的行为 ，对于计算机而言是没有 “ 行 ” 这个概念，有了这部分，就可以定义“ 行 ” 的概念，然后解析缓冲区的内容，返回一个 “ 行 ” 。

流是什么

“ 流 ” 即是流动的意思，是物质从一处向另一处流动的过程 ，是对一种 有序连续且具有方向性的数据（其单位可以是bit,byte,packet ）的抽象描述。

C++ 流是指信息从外部输入设备（如键盘）向计算机内部（如内存）输入和从内存向外部输出设备（显示器）输出的过程。这种输入输出的过程被形象的比喻为“ 流 ” 。

它的特性是： 有序连续 、 具有方向性

为了实现这种流动， C++ 定义了 I/O 标准类库，这些每个类都称为流 / 流类，用以完成某方面的功 能

C++IO 流

C++ 系统实现了一个庞大的类库，其中 ios 为基类，其他类都是直接或间接派生自 ios 类

//判定输入输出流的运行情况
int main()
{/*cout << "xxxx" << endl;cerr << "yyyy" << endl;*/int x = 0;cout << cin.good() << endl;cout << cin.eof() << endl;cout << cin.fail() << endl;cout << cin.bad() << endl << endl;cin >> x;cout << x << endl;cout << cin.good() << endl;cout << cin.eof() << endl;cout << cin.fail() << endl;cout << cin.bad() << endl << endl;cin.clear();//清楚判定数据cin.get();cout << cin.good() << endl;cout << cin.eof() << endl;cout << cin.fail() << endl;cout << cin.bad() << endl << endl;cin >> x;cout << x << endl;return 0;
}

C++标准IO流

C++ 标准库提供了 4 个全局流对象 cin 、 cout 、 cerr 、 clog ，使用 cout 进行标准输出，即数据从内 存流向控制台 ( 显示器 ) 。使用 cin 进行标准输入即数据通过键盘输入到程序中 ，同时 C++ 标准库还提供了cerr 用来进行标准错误的输出 ，以及 clog 进行日志的输出 ，从上图可以看出， cout 、cerr、 clog 是 ostream 类的三个不同的对象，因此这三个对象现在基本没有区别，只是应用场景不同。

在使用时候必须要包含文件并引入 std 标准命名空间

注意：

1. cin 为缓冲流。 键盘输入的数据保存在缓冲区中，当要提取时，是从缓冲区中拿 。如果一次输入过多，会留在那儿慢慢用，如果输入错了，必须在回车之前修改，如果回车键按下就无法 挽回了 。 只有把输入缓冲区中的数据取完后，才要求输入新的数据 。

2. 输入的数据类型必须与要提取的数据类型一致 ，否则出错。出错只是在流的状态字 state 中对应位置位（置1 ），程序继续。

3. 空格和回车都可以作为数据之间的分格符，所以多个数据可以在一行输入，也可以分行输入。但如果是字符型和字符串，则空格（ ASCII 码为 32 ）无法用 cin 输入，字符串中也不能有 空格。回车符也无法读入。

4. cin 和 cout 可以直接输入和输出内置类型数据，原因： 标准库已经将所有内置类型的输入和 输出全部重载了 :

5. 对于自定义类型，如果要支持 cin 和 cout 的标准输入输出，需要对 << 和 >> 进行重载。

6. 在线 OJ 中的输入和输出：

对于IO类型的算法，一般都需要循环输入：
输出：严格按照题目的要求进行，多一个少一个空格都不行。
连续输入时，vs系列编译器下在输入ctrl+Z时结束

7. istream 类型对象转换为逻辑条件判断值

实际上我们看到使用 while(cin>>i) 去流中提取对象数据时，调用的是 operator>> ，返回值是istream类型的对象，那么这里可以做逻辑条件值，源自于 istream 的对象又调用了 operator bool， operator bool 调用时如果接收流失败，或者有结束标志，则返回 false 。

class Date
{friend ostream& operator << (ostream& out, const Date& d);friend istream& operator >> (istream& in, Date& d);
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1):_year(year), _month(month), _day(day){}operator bool(){// 这里是随意写的，假设输入_year为0，则结束if (_year == 0)return false;elsereturn true;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
istream& operator >> (istream& in, Date& d)
{in >> d._year >> d._month >> d._day;return in;
}
ostream& operator << (ostream& out, const Date& d)
{out << d._year << " " << d._month <<" "<< d._day ;return out;
}
// C++ IO流，使用面向对象+运算符重载的方式
// 能更好的兼容自定义类型，流插入和流提取
int main()
{// 自动识别类型的本质--函数重载// 内置类型可以直接使用--因为库里面ostream类型已经实现了int i = 1;double j = 2.2;cout << i << endl;cout << j << endl;// 自定义类型则需要我们自己重载<< 和 >>Date d(2022, 4, 10);cout << d;
while (d){cin >> d;cout << d;}return 0;
}

C++文件IO流

C++ 根据文件内容的数据格式分为 二进制文件 和 文本文件 。采用文件流对象操作文件的一般步骤：

1. 定义一个文件流对象

ifstream ifile(只输入用)
ofstream ofile(只输出用)
fstream iofile(既输入又输出用)

2. 使用文件流对象的成员函数打开一个磁盘文件，使得文件流对象和磁盘文件之间建立联系

3. 使用提取和插入运算符对文件进行读写操作，或使用成员函数进行读写

4. 关闭文件

#include <fstream>      // std::ofstreamint main() 
{std::ofstream ofs("test.txt", ofstream::out | ofstream::app);ofs << "xxxxxxxxxxxxxx";return 0;
}//--------------------------------------------------------------------------------------int main() 
{ifstream ifs("D:\\360MoveData\\Users\\xjh\\Desktop\\7-25-上午.png", ifstream::in | ifstream::binary);char c = ifs.get();int n = 0;while (ifs.good()) {++n;//cout << c;c = ifs.get();}cout <<n<<endl;cout << ifs.good() << endl;cout << ifs.eof() << endl;cout << ifs.fail() << endl;cout << ifs.bad() << endl << endl;return 0;
}

class Date
{friend ostream& operator << (ostream& out, const Date& d);friend istream& operator >> (istream& in, Date& d);
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1):_year(year), _month(month), _day(day){}
private:int _year;int _month;int _day;
};istream& operator >> (istream& in, Date& d)
{in >> d._year >> d._month >> d._day;return in;
}ostream& operator << (ostream& out, const Date& d)
{out << d._year << " " << d._month << " " << d._day;return out;
}struct ServerInfo
{char _ip[32];//string _ip;int _port;Date _date;
};struct ConfigManager
{
public:ConfigManager(const char* filename = "test.txt"):_filename(filename){}void WriteBin(const ServerInfo& info){ofstream ofs(_filename, ios_base::out | ios_base::binary);ofs.write((const char*)&info, sizeof(ServerInfo));}void ReadBin(ServerInfo& info){ifstream ifs(_filename, ios_base::in | ios_base::binary);ifs.read((char*)&info, sizeof(info));}void WriteText(const ServerInfo& info){ofstream ofs(_filename);ofs << info._ip << " " << info._port << " " << info._date;}void ReadText(ServerInfo& info){ifstream ifs(_filename);ifs >> info._ip >> info._port >> info._date;}private:string _filename; // 配置文件
};int main()
{ServerInfo winfo = { "192.0.0.1111111111111111111111111111", 80, { 2022, 4, 10 } };// 二进制写ConfigManager cf_bin("test.bin");cf_bin.WriteBin(winfo);return 0;
}int main()
{ConfigManager cf_bin("test.bin");ServerInfo rbinfo;// 二进制读cf_bin.ReadBin(rbinfo);cout << rbinfo._ip << " " << rbinfo._port << " " << rbinfo._date << endl;return 0;
}//---------------------------------------------------------------------------------------int main()
{ServerInfo winfo = { "192.0.0.1xxxxxxxxxxxx", 80, { 2022, 4, 10 } };// 文本写ConfigManager cf_text("test.text");cf_text.WriteText(winfo);return 0;
}int main()
{ConfigManager cf_text("test.text");ServerInfo rtinfo;//文本读cf_text.ReadText(rtinfo);cout << rtinfo._ip << " " << rtinfo._port << " " << rtinfo._date << endl;return 0;
}

注意：

二进制方式写入string，vector写入的是一个地址的二进制，不是数据内容，所以会出现问题

stringstream的简单介绍

在 C 语言中，如果想要将一个整形变量的数据转化为字符串格式，如何去做？

1. 使用 itoa() 函数

2. 使用 sprintf() 函数

但是两个函数在转化时，都得 需要先给出保存结果的空间 ，那空间要给多大呢，就不太好界定，而且转化格式不匹配时，可能还会得到错误的结果甚至程序崩溃 。

在 C++ 中，可以使用 stringstream 类对象来避开此问题。

在程序中如果想要使用 stringstream，必须要包含头文件sstream. 在该头文件下，标准库三个类： istringstream、 ostringstream 和 stringstream ，分别用来进行流的输入、输出和输入输出操作，本文主要介绍stringstream 。

#include<sstream>struct ChatInfo
{string _name; // 名字int _id;      // idDate _date;   // 时间string _msg;  // 聊天信息
};int main()
{// 结构信息序列化为字符串ChatInfo winfo = { "张三", 135246, { 2022, 4, 10 }, "晚上一起看电影吧" };ostringstream oss;oss << winfo._name << " " << winfo._id << " " << winfo._date << " " << winfo._msg;string str = oss.str();//send(str.c_str(), str.size());cout << str << endl << endl;// recv// 字符串解析成结构信息ChatInfo rInfo;istringstream iss;iss.str(str);iss >> rInfo._name >> rInfo._id >> rInfo._date >> rInfo._msg;cout << "-------------------------------------------------------" << endl;cout << "姓名：" << rInfo._name << "(" << rInfo._id << ") ";cout << rInfo._date << endl;cout << rInfo._name << ":>" << rInfo._msg << endl;cout << "-------------------------------------------------------" << endl;return 0;
}

stringstream主要可以用来：

1. 将数值类型数据格式化为字符串

#include<sstream>
int main()
{int a = 12345678;string sa;// 将一个整形变量转化为字符串，存储到string类对象中stringstream s;s << a;s >> sa;// clear()// 注意多次转换时，必须使用clear将上次转换状态清空掉// stringstreams在转换结尾时(即最后一个转换后),会将其内部状态设置为badbit// 因此下一次转换是必须调用clear()将状态重置为goodbit才可以转换// 但是clear()不会将stringstreams底层字符串清空掉// s.str("");// 将stringstream底层管理string对象设置成"", // 否则多次转换时，会将结果全部累积在底层string对象中s.str("");s.clear();   // 清空s, 不清空会转化失败double d = 12.34;s << d;s >> sa;string sValue;sValue = s.str();   // str()方法：返回stringsteam中管理的string类型cout << sValue << endl; return 0;
}

2. 字符串拼接

3. 序列化和反序列化结构数据

struct ChatInfo
{string _name; // 名字int _id;      // idDate _date;   // 时间string _msg;  // 聊天信息
};
int main()
{// 结构信息序列化为字符串ChatInfo winfo = { "张三", 135246, { 2022, 4, 10 }, "晚上一起看电影吧"
};ostringstream oss;oss << winfo._name << " " << winfo._id << " " << winfo._date << " "
<< winfo._msg;string str = oss.str();cout << str << endl<<endl;// 我们通过网络这个字符串发送给对象，实际开发中，信息相对更复杂，// 一般会选用Json、xml等方式进行更好的支持// 字符串解析成结构信息ChatInfo rInfo;istringstream iss(str);iss >> rInfo._name >> rInfo._id >> rInfo._date >> rInfo._msg;cout << "-------------------------------------------------------"<< endl;cout << "姓名：" << rInfo._name << "(" << rInfo._id << ") ";cout <<rInfo._date << endl;cout << rInfo._name << ":>" << rInfo._msg << endl;cout << "-------------------------------------------------------"<< endl;return 0;
}

注意：

1. stringstream 实际是在其底层维护了一个 string 类型的对象用来保存结果 。

2. 多次数据类型转化时，一定要用 clear() 来清空，才能正确转化 ，但 clear() 不会将stringstream底层的 string 对象清空。