【C++学习】C++IO流

这里写目录标题

• • 🚀C语言的输入与输出
  • 🚀什么是流
  • 🚀C++IO流
  • 🚀C++标准IO流
  • 🚀C++文件IO流

---

🚀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：

• 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。
• 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"。

🚀什么是流

"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

参考文档：https://legacy.cplusplus.com/reference/

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

🚀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。
   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。
   原因：C++11里面IOS里面重载了一个 operator bool，每次读取得时候就会判断，调用operator bool，如果发生错误就结束。（可以简单理解为：当读到ctrl+Z这个特殊得str时，会将设置一个错误标致，然后调用operator bool，然会返回false，然后结束）。

// 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)
while(operator>>(cin,str))  //调用string得operator>>,返回ostream&，就是cin
{
    // ...
}
//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。

🚀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

例子：

///读文件
#include<fstream>
int main()
{
	ifstream ifs;   //定义一个ifstream对象
	ifs.open("Test.cpp");  //打开一个文件 ，别忘记引号
	char ch;
	while (ifs.get(ch))   //一个字符一个字符得读取
	{
		cout << ch;    
	}
	ifs.close();    //关闭文件

	return 0;
}


int main()
{
//这里直接用文件进行构造，不用打开和关闭，因为构造得时候就会打开，析构得时候会自动关闭
	ifstream ifs("Test.cpp");   //定义一个ifstream对象
	char ch;
	while (ifs>>ch)   //一个字符一个字符得读取
	{                 //调用operator>>
		cout << ch;    
	}
	return 0;
}

代码一运行结果：

代码二运行结果：

为什么会这样呢？

因为operator>>遇到空格或则换行会认是分隔符，会被忽略掉；

#include<fstream>
int main()
{
	ofstream ofs;   
	ofs.open("Test.txt");
	char ch;
	while (cin>>ch)
	{
		ofs.put(ch);
	}
	ofs.close();

	return 0;
}

自定义类型的读取例子：

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;
		else
			return true;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
#include<fstream>

struct ServerInfo
{
	char _address[32];
	int _port;
	Date _date;
};
struct ConfigManager
{
public:
	ConfigManager(const char* filename)
		:_filename(filename)
	{}
	void WriteBin(const ServerInfo& info)
	{
		ofstream ofs(_filename, ios_base::out | ios_base::binary);
		ofs.write((const char*)&info, sizeof(info));
	}
	void ReadBin(ServerInfo& info)
	{
		ifstream ifs(_filename, ios_base::in | ios_base::binary);
		ifs.read((char*)&info, sizeof(info));
	}
	// C++文件流的优势就是可以对内置类型和自定义类型，都使用
	// 一样的方式，去流插入和流提取数据
	// 当然这里自定义类型Date需要重载>> 和 <<
	// istream& operator >> (istream& in, Date& d)
	// ostream& operator << (ostream& out, const Date& d)
	void WriteText(const ServerInfo& info)
	{
		ofstream ofs(_filename);
		ofs << info._address << " " << info._port << " " << info._date;
	}
	void ReadText(ServerInfo& info)
	{
		ifstream ifs(_filename);
		ifs >> info._address >> info._port >> info._date;
	}
private:
	string _filename; // 配置文件
};
int main()
{
	ServerInfo winfo = { "192.0.0.1", 80, { 2022, 4, 10 } };

	// 二进制读写
	ConfigManager cf_bin("test.bin");
	cf_bin.WriteBin(winfo);
	ServerInfo rbinfo;
	cf_bin.ReadBin(rbinfo);
	cout << rbinfo._address << " " << rbinfo._port << " "
		<< rbinfo._date << endl;

	// 文本读写
	ConfigManager cf_text("test.text");
	cf_text.WriteText(winfo);
	ServerInfo rtinfo;
	cf_text.ReadText(rtinfo);
	cout << rtinfo._address << " " << rtinfo._port << " " <<
		rtinfo._date << endl;

	return 0;
}

---