Linux系统编程-C++ I/O库

文章目录

• [一、 总述](#一、 总述)
• 二、输出缓冲
• 三、文件输入输出
• 四、string流
• 五、输入输出格式
• • 总述
  • 1、控制布尔值的格式
  • 2、指定整型值的进制
  • 3、在输出中指出进制
  • 4、控制浮点数格式
  • • [4.1、 指定打印精度](#4.1、 指定打印精度)
    • 5、输出空白
• 六、未格式化的输入输出操作

一、 总述

C++使用标准库类来处理面向流的输入和输出：

• iostream处理控制台IO。
• fstream处理命名文件IO。
• stringstream完成内存string的IO。

头文件	类型
iostream	istream,wistream 从流读取数据。ostream,wostream 向流写入数据。iostream,wiostream 读写流。
fstream	ifstream,wifstream 从文件读取数据。 ofstream,wofstream 向文件写入数据。fstream,wfstream 读写文件。
sstream	istringstream,wistringstream 从string读取数据。ostringstream,wostringstream 向string写入数据。stringstream,wstringstream 读写string。

*名字以w开头，代表宽字符，例如，wistream读宽字符。

*使用iostream，fstream，stringstream，可以不用考虑是否是宽字符类型。

二、输出缓冲

每个输出流都管理一个缓冲区，用来保存程序读写的数据。

cout<<"Hello,World!";

文本串可能立即打印出来，也有可能被操作系统保存缓存区中，随后再打印出来。
想要立即打印出来（数据真正写到输出设备或文件）就需要刷新缓冲区。

导致缓冲刷新的原因：

1. 程序正常结束，作为main函数的return操作的一部分，刷新缓冲区。
2. 缓冲区满时，刷新缓冲区。
3. 我们可以使用操作符如endl ，来显示的刷新缓冲区。
   操作符flush ,刷新缓冲区，但不输出任何额外的字符；ends 向缓冲区插入一个空字符，然后刷新缓冲区。
   例：

cout<<"Hi!"<<endl;  //输出Hi！和一个换行，然后刷新缓冲区
cout<<"hi!"<<flush; //输出hi，然后刷新缓冲区
cout<<"hi!"<<ends; //输出hi和一个空字符，然后刷新缓冲区

4. 每个输出操作后，可以使用操作符unitbuf 设置流的内部状态，来清空缓冲区。默认情况下，对cerr是设置unitbuf的，因此写到cerr的内容，都是立即刷新的。
   如果想每次输出操作后都刷新缓冲区，可以使用unitbuf 操纵符。它告诉流接下来的每次写操作之后都进行一次flush 操作。
   nounitbuf操作符重置流，使其恢复使用正常的系统管理的缓冲区刷新机制。

cout<<unitbuf;  //之后所有输出操作都会立即刷新缓冲区。
.........
cout<<nounitbuf;  //回到正常的缓冲方式。

如果程序崩溃，输出缓冲区不会被刷新。

5. 一个输出流可能被关联到另一个流。默认情况下，cin和cerr都关联到cout，当读cin或写cerr都会导致cout的缓冲区被刷新。
   tie有2个重载的版本。一个版本不带参数，返回指向输出流的指针。第二个版本接受一个指向ostream的指针，将自己关联到此ostream，即x.tie(&o)将流x关联到输出流o。

cin.tie(&cout)；  //cin关联到cout
cin.tie(&cerr);   //cin关联到cerr,读取cin时会刷新cerr

每个流同时最多关联到一个流，但多个流可以关联到同一个ostream。

三、文件输入输出

1、可以用IO运算符（<< , >> ）来读写文件，可以用getline 从一个ifstream读取数据。

2、 fstream特有的操作。

fstream fstrm	创建一个未绑定的文件流。
fstream fstrm(s)	创建一个fstream,并打开一个名字为s的文件。s可以是string类型或者指向c风格字符串的指针
fsream fstrm(s,mode)	与前一个构造函数类似，但按照指定mode打开文件
fstrm.open(s)	打开名为s的文件，并将文件与fstrm绑定。等价于fstream fstrm(s)
fstrm.close()	关闭与fstrm绑定的文件。返回void。
fstrm.is_open()	返回一个bool值，指出与fstrm关联的文件是否成功打开且尚未关闭。

ifstream in(ifile);  //打开指定文件。
ofstream out;  //未绑定文件
out.open(ifile)  //打开指定文件
if(out)  //检查open是否成功，open成功，我们可以使用文件了，
.......
in.close();
out.close();

3、如果目前文件流已经关联了一个文件，为了将文件流关联到另外一个文件，必须首先关闭已经关联的文件。一旦文件成功关闭，我们可以打开新的文件。

当一个fstream对象离开作用域时，与之关联的文件会自动关闭。当一个fstream对象被销毁时，close会自动被调用。

4、文件模式（file mode）

fstream fstrm(s,mode);

in	以读方式打开
out	以写方式打开
app	每次读写都定位到文件末尾
ate	打开文件后立即定位到文件末尾
binary	以二进制方式进行IO
trunc	截断文件

5、每个文件流类型都定义了一个默认的文件模式，当我们未指定文件模式时，就使用默认的模式。与ifsream关联的文件默认以in模式打开；ofstream关联的默认以out模式打开。与fstream关联的文件默认以in和out模式打开。

6,、默认情况下，当我们打开一个ofstream时，文件的内容会被丢弃。阻止一个ofstream清空给定文件内容的方法是同时指定app模式。

ofstream app("file",ofstream::app);  //隐含为输出模式
ofstream app("file",ofstream::out|ofstream::app);  //两者等价

四、string流

1、sstream头文件提供了对string的操作。

istringstream	从string读取数据
ostringstream	向string写入数据
stringstream	既可从string读数据也可向string写数据

2、stringstream特有的操作

sstream strm	strm是一个未绑定的stringstream对象
sstream strm(s)	strm是一个sstream对象，保存string s 的一个拷贝。
strm.str()	返回strm所保存的string的拷贝
strm.str(s)	将string s拷贝到strm中，返回void

3、当我们的某些工作是对整行文本进行处理，而其他工作是处理行内的单个单词时，通常可以使用istringstream。

例：

我们的输入文件看起来可能是这样的：

morgan 2015552368 8625550123

drew 9735550130

lee 6095550132 2015550175 800555000

代码：

//成员默认为公有
struct PersonInfo{
  string name;
  vector<string> phones;
};

string line,word;     //分别保存来自输入的一行和单词
vector<PersonInfo> people;     //保存来自输入的所有记录
	while(getline(cin,line)){
		PersonInfo info;
		istringstream record(line);     //将记录绑定到刚读入的行
		record>>info.name;             //读取名字
		while(record>>word){          //读取电话号码
			info.phones.push_back(word);
			}
	people.push_back(info);
}

4、当我们逐步构造输出，希望最后一起打印时，ostringstream是很有用的。

我们使用标准的输出运算符(<<)向这些对象（类型为 ostringstream）写入数据，但这些"写入"操作实际转化为string操作，分别向这些对象中的string对象添加字符。

五、输入输出格式

总述

标准库定义了一组操纵符来修改流的格式状态。大多数改变格式状态的操纵符都是设置/复原成对的。当操纵符改变流的格式状态时，通常改变后的状态对所有后续IO都生效。

boolalpha	将true和false输出为字符串
*noboolalpha	将true和false输出为1,0
showbase	生成显示进制的前缀
*noshowbase	不生成表示进制的前缀
showpoint	对浮点数总显示小数点
*noshowbase	只有当浮点值包含小数部分时才显示小数点
showpos	对非负数显示+
*noshowpos	对非负数不显示+
uppercase	十六进制打印0X，科学计数法打印E
*nouppercase	十六进制打印0x，科学计数法打印e
*dec	整型值显示为十进制
hex	整型值显示为十六进制
oct	整型值显示为八进制
left	在值的右侧填充字符
right	在值的左侧填充字符
internal在符号和值之间填充字符
fixed	浮点值显示为定点十进制
scientific	浮点值显示科学计数法
hexfloat	浮点值显示十六进制
defaultfloat	重置浮点数格式为十进制
umitbuf	每次输出操作后都刷新缓冲区
*nounitbuf	恢复正常刷新缓冲区方式
*skipws	输入运算符跳过空白符
noskipws	输入运算符不跳过空白符
flush	刷新打印缓冲出
ends	插入空字符，然后刷新打印缓冲区
endl	插入换行，然后刷新打印缓冲区
*表示默认流状态

1、控制布尔值的格式

boolalpha 操纵符
noboolalpha*复原

cout<<true<<" "<<false<<endl;  //输出1 0
cout<<boolalpha<<true<<" "<<false<<endl; // 输出true false
cout<<true<<" "<<false<<endl;  //  因为改变了输出格式，还没有复原，所有输出 true false
cout<<noboolalpha;    //复原
cout<<true<<" "<<false<<endl;  //因为恢复了默认格式，所以输出 1,0

2、指定整型值的进制

默认情况下是十进制。

操纵符如下：

十六进制：hex

八进制：oct

十进制：dec
这些操纵符只影响整型运算对象，浮点值的表示形式不受影响。

cout<<20<<" "<<1024<<endl;    //输出 20 1024
cout<<hex<<20<<" "<<1024<<endl;  //14 400
cout<<oct<<20<<" "<<1024<<endl;  //24 2000
cout<<dec<<20<<" "<<1024<<endl;   //20 1024

//指定进制想要变回默认10进制，就指定它类型为10进制就可以

3、在输出中指出进制

使用showbase 操纵符
noshowbase恢复默认状态。

cout<<showbase;  //打印整型时显示进制
cout<<20<<" "<<1024<<endl;    //输出 20 1024
cout<<hex<<20<<" "<<1024<<endl;  //0x14 0x400
cout<<oct<<20<<" "<<1024<<endl;  //024 02000
cout<<dec<<20<<" "<<1024<<endl;   //20 1024
cout<<noshowbase;  // 恢复流状态，不再显示整型值的进制

//默认情况下十六进制是小写打印，使用uppercase操纵符，可以变成大写。nouppercase ,变回小写
cout<<uppercase<<showbase<<hex<<20<<" "<<1024<<endl;  //0X14 0X400

4、控制浮点数格式

可以控制浮点数输出三种格式

• 以多高精度打印浮点数。
• 数值是打印为十六进制、定点十进制、还是科学计数法形式。
• 对于没有小数部分的浮点值是否打印小数点。

默认情况下，

• 浮点数按6位数字精度打印。
• 如果浮点值没有小数部分，则不打印小数点。
• 标准库会选择一种可读性更好的格式，来输出。

4.1、 指定打印精度

我们可以通过调用IO对象的precision成员或使用setprecision操纵符来改变精度。

setprecision操纵符定义在头文件iomanip中。

//第一种方法
cout.precision(12);
double pi=3.14156;
cout<<pi<<endl;

//第二种方法
cout<<setprecision(12);
cout<<pi<<endl;
//默认情况下精度为6，想恢复，把它设置成6即可

5、输出空白

• setw指定下一个数字或字符串值的最小空间
• left 表示左对齐
• right 表示右对齐
• internal 控制负数的符号的位置。用空格填满所有中间空间
• setfill 允许指定一个字符代替默认的空格来补白输出

#include<iostream>
#include<iomanip>
using namespace std;
int main() {
	int i = -16;
	double d = 3.14159;
	cout << setw(12) << i <<" next" << endl;
	cout << setw(12) << d <<" next" << endl;
	cout << left<< setw(12) << i << " next" << endl
	 << setw(12) << d << " next" << endl;
	cout << right << setw(12) << i << " next" << endl
	 << setw(12) << d << " next" << endl;
	cout << internal << setw(12) << i << " next" << endl
		<< setw(12) << d << " next" << endl;
	cout << setfill('#') << setw(12) << i << " next" << endl
		<< setw(12) << d << " next" << endl<<setfill(' ');
		return 0;
}

六、未格式化的输入输出操作

标准库还提供了一组底层操作，支持未格式化IO，这些操作允许我们将一个流当做一个无解释的字节序列来处理

is.get(ch)	读取一个字节存入字符ch，返回is
os.put(ch)	将字符输出到os，返回os
is.get()	将is的下一个字节作为int返回
is.putback()	将字符ch放回is，返回is
is.unget()	将is向后移动一个字符，返回is
is.peek()	将下一个字节作为int返回，但不从流中删除它

#include<iostream>
#include<iomanip>
using namespace std;
int main() {
	int ch;
	while (ch=cin.get())
		cout.put(ch);
	return 0;
}

#include<iostream>
#include<iomanip>
using namespace std;
int main() {
	char ch;
	while (cin.get(ch))
		cout.put(ch);
	return 0;
}

运行结果：

输入什么，就输出什么。

tellg()	返回输入流中的标记的当前位置
tellp()	返回输出流中的标记的当前位置
seekg(pos)	重定位到给定地址
seekp(pos)	重定位到给定地址
seekp(off,from)	将标记定位到from之前或之后off个字符
seekg(off,from)	将标记定位到from之前或之后off个字符

这些操作主要用在ofstram,ifstream,ostringstream,istringstream.

pos通常是tellg或者tellp返回的值。