C++的IO流 - 技术栈

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

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。
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。
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。
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

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

// 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)
{
    // ...
}

istream类型对象转换为逻辑条件判断值

istream& operator>> (int& val);
explicit operator bool() const;

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;
 else
 return 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：

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)

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
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
关闭文件

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;
}

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？

使用itoa()函数
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。

int main()
{
 int n = 123456789;
 char s1[32];
 _itoa(n, s1, 10);
 char s2[32];
 sprintf(s2, "%d", n);
 char s3[32];
 sprintf(s3, "%f", n);
 return 0;
}

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。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。

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

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 sstream
 sstream.str("");
 sstream << "third string";
 cout << "After clear, strResult is: " << sstream.str() << endl;
 return 0;
}

3. 序列化和反序列化结构数据

struct ChatInfo
{
 string _name; // 名字
 int _id;      // id
 Date _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

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。
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。
可以使用s. str("")方法将底层string对象设置为""空字符串。
可以使用s.str()将让stringstream返回其底层的string对象。
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。