IO流
- 一、C语言输入输出
- 二、C++的流是什么
- 三、C++IO流
- 3.1 C++标准IO流
- 3.2 C++文件IO流
- 四、stringstream的简单介绍
一、C语言输入输出
C语言中我们用到的最频繁的输入输出方式就是scanf()与prinf()。scanf()：从标准输入设备（键盘）读取数据，并将值存放在变量中。printf(0：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，对于对算机而言是没有“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”。
二、C++的流是什么
“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。
为了实现这种流动，C++定义了I/O标准类库，这些每个类都被称为流/流类，用以完成某方面的功能。
三、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
3.1 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，如果回车键按下去就无法挽回了。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。
6.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;elsereturn 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;
}
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：
1.一定一个文件流对象
- 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
#include <fstream>int main()
{std::ofstream ofs("test.txt", ofstream::out | ofstream::app);ofs << "hello world";ofs << "hello world";return 0;
}class Date
{template<class T>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;elsereturn true;}private:int _year;int _month;int _day;
};struct ServerInfo
{char _address[32];//string _address; //不能用string,二进制读写，读写对象中，不能有string，因为，二进制写对象，写到文件的是string对象及里面指向空间的指针//程序结束，指针指向的空间销毁//再去文件中读取的时候，读取string，读到一个野指针int _port;Date _date;
};struct ConfigManager
{
public:ConfigManager(const char* filename):_filename(filename){}//二进制读写，读写对象中，不能有stringvoid WriteBin(const ServerInfo& info){ofstream ofs(_filename, ofstream::out | ofstream::binary);ofs.write((char*)&info, sizeof(info));}void ReadBin(const ServerInfo& info){ifstream ifs(_filename, ofstream::in | ofstream::binary);ifs.read((char*)&info, sizeof(info));}//文本读写 C++文本读写更简单//文本读写本质，内存中任何类型都是转成字符串在写//C语言文本读写很不方便，因为要不断转字符串//C++封装了以后就有很大的优势void WriteText(const ServerInfo& info){ofstream ofs(_filename);ofs << info._address<<endl;ofs << info._port<<endl;//ofs << info._date<<endl;}void ReadText(ServerInfo& info){ifstream ifs(_filename);ifs >> info._address;ifs >> info._port;//ifs >> info._date;}private:string _filename; // 配置文件
};int main()
{ServerInfo winfo = { "192.0.0.1", 80, { 2024, 1, 17 } };string str;cin >> str;if (str == "二进制写"){ConfigManager cm("test.txt");cm.WriteBin(winfo);}else if (str == "二进制读"){ServerInfo rinfo;ConfigManager cm("test.txt");cm.ReadBin(rinfo);cout << rinfo._address << endl;cout << rinfo._port << endl;cout << rinfo._date << endl;}else if (str == "文本写"){ConfigManager cm("test.txt");cm.WriteText(winfo);}else if (str == "文本读"){ServerInfo rinfo;ConfigManager cm("test.txt");cm.ReadText(rinfo);cout << rinfo._address << endl;cout << rinfo._port << endl;cout << rinfo._date << endl;}return 0;
}
四、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?
1.使用itoa()函数
2.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，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()
{//ostringstream oss;stringstream oss;oss << 100 << " ";oss << 11.22 << " ";oss << "hello";string str = oss.str();cout << str << endl;//istringstream iss(str);stringstream iss(str);int i;double d;string s;iss >> i >> d >> s;cout << i << endl;cout << d << endl;cout << s << 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 sstreamsstream.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
#include <sstream>class Date
{template<class T>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;elsereturn true;}private:int _year;int _month;int _day;
};//序列化和反序列化
struct ChatInfo
{string _name; //名字int _id; //idDate _date; //时间string _msg; //聊天信息
};int main()
{ChatInfo winfo = { "张三",135246,{2022,4,10},"晚上一起看电影吧" };stringstream oss;oss << winfo._name << " ";oss << winfo._id << " ";oss << winfo._date << " ";oss << winfo._msg ;string str = oss.str();cout << str << endl;stringstream iss(str);ChatInfo rinfo;iss >> rinfo._name;iss >> rinfo._id;//iss >> rinfo._date;iss >> rinfo._msg;cout << "-------------------------------------------------------"<< endl;cout << "姓名：" << rinfo._name << "(" << rinfo._id << ") ";cout << rinfo._date << endl;cout << rinfo._name << ":>" << rinfo._msg << endl;cout << "-------------------------------------------------------"<< endl;
}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。
- 多次数据类型转换时，一定要用clear()来清空，才能正确转换，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。
