本文介绍一下输入/输出替换选项的几种方法。
目录
- [1 输入输出的可选方案](#1 输入输出的可选方案)
- [2 Windows 下流对象的兼容性问题](#2 Windows 下流对象的兼容性问题)
- [3 方案选型列表](#3 方案选型列表)
- [4 总结](#4 总结)
1 输入输出的可选方案
微软 C++编译器提供了多种 I/O 编程方案：
- C运行时库无缓冲直接 I/O
- 头文件 <io.h>，API：_open，_read，_write，_close；
- 没有缓冲区，调用一次就直接调用操作系统内核接口；
- 适合底层硬件读写、二进制大块数据；
- 优点：控制粒度极强；
- 缺点：频繁调用会产生大量系统调用，性能差；
- ANSI C标准库流式 I/O （stdio）
- FILE*、fopen、fprintf、fread、fwrite；
- 自带用户层缓冲区，减少系统调用；
- 支持格式化文本输出；
- 纯 C 过程式写法，没有面向对象封装，没有类型安全；
- 控制台与串口的硬件直写 I/O
- 直接调用 Windows 控制台 API、串口API，绕过标准库；
- 多用于工控程序、串口通信、控制台高级颜色与光标控制；
- MFC 微软基础类库
- CFile、CStdioFile
- 封装了文件读写，自带窗口消息环境，只适用于 MFC 项目；
- C++标准库 iostream（cin / cout / ifstream / ostringstream）
- 带缓冲的格式化文本读写（日常日志、文本文件）；
- 不依赖 MFC 时，作为纯 C++ 的二进制读写方案；
- 面向对象封装，运算符重载，支持自定义对象直接输出；
iostream 类适合带缓冲的格式化文本读写。如果想要纯 C++接口且不使用 MFC，它也可以处理无缓冲 I/O 与二进制文件读写。作为面向对象方案，它可以完全替代 C语言运行时 I/O 函数。
在 Windows 平台使用 iostream 时：字符串流与文件流不受任何限制。但字符控制台流 cin、cout、cerr、clog 和 Windows 图形界面程序不兼容。开发者也可以派生自定义流类，直接对接 Windows 系统环境。
2 Windows 下流对象的兼容性问题
- 文件流 ifstream / ofstream、字符串流 stringstream
- 完全独立，只操作内存与磁盘文件，不依赖控制台窗口，控制台程序、GUI窗口程序都能正常使用，
没有任何限制；- 全局控制台流：cin、cout、cerr、clog
- 这几个对象默认绑定控制台黑窗口；
- Windows窗口 GUI项目（Win32/MFC）：程序本身没有控制台窗口，此时调用 cout 输出，内容无处打印，
会出现输出失效、卡死、输出丢失问题；
3 方案选型列表
| 方案 | 特点 | 适用项目 |
|---|---|---|
| 原生无缓冲 I/O | 底层、无缓冲 | 硬件读写、大块二进制 |
| C stdio | 简洁、带缓冲、格式化 | 跨平台 C 程序 |
| iostream | 面向对象、类型安全、支持自定义对象 | 纯 C++ 项目，不使用 MFC |
| MFC CFile | 集成窗口框架 | MFC 窗口程序 |
| Windows 原生 API | 深度控制系统设备 | GUI、串口、控制台高级控制 |
4 总结
- MSVC 一共提供5套 IO 体系，覆盖从底层内核调用到高层面向对象封装；
- iostream 是带缓冲的面向对象 IO 库，既能处理文本也能处理二进制，用来代替 C stdio；
- Windows GUI 程序不能直接使用 cout/cin，但文件流与内存字符串流不受影响；
- 想要把流输出写到窗口控件，可以继承流缓冲区，自定义实现 Windows 版本的流；