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C++从入门到精通(第八篇) :IO流


1. 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:
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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”。

简而言之:

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

2. 流是什么

  • 概念:
  1. “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

  2. 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”

  • 特性:

有序连续、具有方向性

注: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

3. 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
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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:
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  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<>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:
// 单个元素循环输入while(cin>>a){// ...}// 多个元素循环输入while(c>>a>>b>>c){// ...}// 整行接收while(cin>>str){// ...}

输出:严格按照题目的要求进行,多一个少一个空格都不行

  • 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#include using namespace std;// 使用文件IO流用文本及二进制方式演示读写配置文件struct ServerInfo{char _ip[32]; // ipint _port; // 端口};struct ConfigManager{public:ConfigManager(const char* configfile = "cfserver.config"):_configfile(configfile){}void WriteBin(const ServerInfo& info){// 这里注意使用二进制方式打开写ofstream ofs(_configfile, ifstream::out | ifstream::binary);ofs.write((const char*)&info, sizeof(ServerInfo));ofs.close();}void ReadBin(ServerInfo& info){// 这里注意使用二进制方式打开读ifstream ifs(_configfile, ifstream::in | ifstream::binary);ifs.read((char*)&info, sizeof(ServerInfo));ifs.close();}void WriteText(const ServerInfo& info){// 这里会发现IO流写整形比C语言那套就简单多了,// C 语言得先把整形itoa再写ofstream ofs(_configfile);ofs << info._ip << endl;ofs << info._port << endl;ofs.close();}void ReadText(ServerInfo& info){// 这里会发现IO流读整形比C语言那套就简单多了,// C 语言得先读字符串,再atoiifstream 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;// 二进制读写cfgMgr.WriteBin(wtinfo);cfgMgr.ReadBin(rdinfo);cout << rdinfo._ip << endl;cout << rdinfo._port << endl;// 文本读写cfgMgr.WriteText(wtinfo);cfgMgr.ReadText(rdinfo);cout << rdinfo._ip << endl;cout << rdinfo._port << endl;return 0;}

注:相比于C语言方便很多,不用控制格式

4. stringstream的简单介绍

在程序中如果想要使用stringstream,必须要包含头文件。在该头文件下,标准库三个类:istringstre
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。

  • stringstream主要可以用来:
  1. 将数值类型数据格式化为字符串
#includeint 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;}
  1. 字符串拼接
int main(){stringstream sstream;// 将多个字符串放入 sstream 中sstream << "first" << " " << "string,";sstream << " second string";cout << "strResult is: " << sstream.str() << endl;// 清空 sstreamsstream.str("");sstream << "third string";cout << "After clear, strResult is: " << sstream.str() << 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。
  3. 可以使用s. str(“”)方法将底层string对象设置为""空字符串。
  4. 可以使用s.str()将让stringstream返回其底层的string对象。
  5. stringstream使用string类对象代替字符数组,可以避免缓冲区溢出的危险,而且其会对参数类型进
    行推演,不需要格式化控制,也不会出现格式化失败的风险,因此使用更方便,更安全。