【C++】IO流 - 技术栈

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：

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"。

2. 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

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

3.1C++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：

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

cpp 复制代码

string str;
while(cin >> str)
{
    cout << str << endl;
}

以上代码该如何结束呢？有两种方式：1、Ctrl+c 杀掉进程（不健康） 2、Ctrl+z+换行。cin >> str 调用的是 string 类的 operator>> ：

复制代码

istream& operator>> (istream& is, string& str);

它返回的是 istream& 也就是 cin 的引用，但是 cin 为什么可以作为 while 循环的判断呢？

先理解以下场景

cpp 复制代码

class A
{
public:
    A(int a)
    :_a(a)
    {}
    
private:
    int _a;
}

int main()
{
    // 自定义类型<-内置类型
    A aa1 = 1;   
    
    // 内置类型<-自定义类型 ？？？
    int a = aa1;

    retrun 0;
}

内置类型可以转化为自定义类型，那自定义可以转化为内置类型吗？可以使用 operator int()：

cpp 复制代码

class A
{
public:
    A(int a)
    :_a(a)
    {}
    
    operator int() // 不需要声明返回值
    {
        return _a;
    }
private:
    int _a;
}

int main()
{
    // 自定义类型<-内置类型
    A aa1 = 1;   
    
    // 内置类型<-自定义类型
    int a = aa1;

    retrun 0;
}

现在可以解释为什么 cin 可以作为 while 循环的判断条件了，因为 cin 有 operator bool() 函数，当 cin 遇到输入的结束标志或者错误，就返回假，否则返回真，输入的结束标志规定为 ctrl + z

有了 operator + 类型名，可以使任意两种类型之间相互转化，在 operator 函数体内部实现转化规则

3.2 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

cpp 复制代码

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;
        // 注意空格的作用是分开不同的值，便于写入到其他 ServerInfo
	}
	
    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); // 把 winfo 写到 test.bin


	ServerInfo rbinfo;
	cf_bin.ReadBin(rbinfo); // 把 test.bin 写到 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;
}