C++流类库简介
C++为了克服C语言中的scanf和printf存在的缺点。，使用cin/cout控制输入/输出。
cin：表示标准输入的istream类对象，cin从终端读入数据。cout：表示标准输出的ostream类对象，cout向终端写数据。cerr：表示标准错误输出（非缓冲方式），导出程序错误信息。clog：表示标准错误输出（缓冲方式），导出程序错误信息。
为了在程序中使用cin/cout，必须在程序中包含iostream库的相关头文件，格式为:#include <iostream>
iostream类同时从istream（输入流）和ostream（输出流）类派生出来，允许双向输入/输出。输入由重载的>>运算符完成，输出由重载的<<运算符完成，输入/输出格式为：cin>>变量名/cout<<变量名。
除了用户端的输入/输出，C++还提供了文件的输入/输出类：
ifstream：从istream派生而来，把文件绑定到程序上输入。ofstream：从ostream派生而来，把文件绑定到程序上输出。fstream：从iostream派生而来，把文件绑定到程序上输入/输出。
使用iostream库的文件流，必须包含相关的头文件：#include <fstream>
常用的流类库层次结构如图所示：
ios类作为流类库的基类，主要派生了istream、ostream类，由这两个类又派生了很多使用的流类，除ifstream类、ofstream类、iostream类外，还有strstream（输入/输出串流类）、istrstream（输入串流类）、ostrstream（输出串流类）等。下面将对这些流类的作用及用法分别进行介绍。
输入流/输出流格式
基本输出流
C++的ostream提供了丰富的格式化和误格式化的输出功能：用流插入运算符输出标准数据类型；put库成员函数输出字符；以八进制、十进制、十六进制数的形式输出数据；以各种精确方式输出浮点型数据；以科学计数法定点输出数据等。
流输出考研用流插入运算符，即重载的<<（左移位）运算符来完成。<<运算符左边的操作数时istream类的一个对象（如cout），右边可以是C++的合法表达式。
C++还提供了指针预定义输出运算符，允许输出项为显示对象的地址。在默认情况下，地址以十六进制的形式显示。
基本输入流
对应于输出，C++提供了实用的输入功能。类似于输出流中的流插入运算符，输入中引入了流读取运算符，也称为提取运算符。
流输入可以用流读取运算符，即重载的>>（右移位）运算符来完成。类似于<<运算符，流读取运算符是双目运算符，左边的操作数是istream类的一个对象（如cin），右边的操作数是系统定义的任何数据类型的变量
注意：1. >>运算符也支持级联输入。在默认情况下，>>运算符会跳过空格，读入后面与变量类型相应的值。因此，给一组变量输入值时，要用空格或换行符将输入的数值间隔开。
2. 当输入字符串时，>>运算符会跳过空格，读入后面的非空格符，直到遇到另外一个空格才结束，并在字符串末尾自动放置字符\0作为结束标志。
3. 输入数据时，不仅检查数据间的空格，还要进行类型检查、自动匹配
格式化输入/输出
在很多情况下，用户希望自己控制输出格式。C++提供了两种格式控制方法：用ios类成员函数控制格式和用操纵符控制格式。
1. ios类成员函数控制格式
在ios类中，格式控制函数主要是通过对状态标志字、域宽、填充字及其精度来完成的。输入/输出格式由一个long int型的状态标志字确定。在ios类中public部分进行了枚举，见下表：
| 状态标志 | 作用 |
|---|---|
skipws | 跳过输入中的空白 |
left | 左对齐格式输出 |
right | 右对齐格式输出 |
internal | 在符号位和数值之间填入字符 |
dec | 十进制数显示 |
oct | 八进制数显示 |
hex | 十六进制数显示 |
showbase | 产生前缀，指示数值的进制基数 |
showpoint | 总是显示小数 |
uppercase | 十六进制数显示0X，科学计数法显示E |
showpos | 在非负数中显示“+” |
boolalpha | 把true和false表示为字符串 |
scientific | 以科学记数法形式显示浮点数 |
fixed | 以小数形式显示浮点数 |
unitbuf | 输出操作后立即刷新所有流 |
stdio | 输出操作后刷新stdout和stderr |
- 设置状态标志
设置状态标志可使用long ios::setf(long flags)函数，格式为：stream_obj.setf(ios::enum_type);
说明：其中，stream_obj为被影响的流对象，常用的是cin和cout。enum_type为上表中列举的值。要想设置多个状态，彼此间用运算符“|”连接（不能连接相反的格式控制符）。 - 清除状态标志
清除状态标志可使用long ios::unsetf(long flags)，格式为：stream_obj.unsetf(ios::enum_type);使用方法和ios::setf()相同。 - 取状态标志
取状态标志用flags()，在ios类中重载了两个版本，格式为：long ios::flags();或long ios::flags(long flag);前者用于返回当前状态标志字；后者将状态标志字存储在flag内。需要注意的是，与setf()设置状态标志字不同，flags()是取状态标志字的。 - 设置域宽
域宽用于控制输出格式，在ios类中重载了两个函数控制域宽，原型为：int ios::width();或者int ios::width(int w);第一个函数得到当前的域宽了第二个函数用来设置新的域宽，并返回原来的域宽。需要注意的是，所设置的域宽仅仅对下一个输出的操作有效，当完成一次输出操作后，域宽又恢复为0。 - 设置填充字符
填充字符的作用是，当输出值不满域宽时用设定的字符来填充，默认填充的字符为空字符。实际应用中填充字符函数与设置域宽函数配合使用，否则无空可填，毫无意义。ios类提供了两个重载的成员函数来操作填充字符，原型为：char ios::fill();或者char ios::fill(char c);第一个函数返回当前使用的填充字符；第二个函数设置新的填充字符，并返回设置前的填充字符。 - 设置显示精度
类似地，ios类也提供了重载的两个函数来显示精度，原型为：int ios::precision();或者int ios::precision(int num);第一个函数返回当前数值精度值；第二个函数设置新的显示精度，并返回设置前的精度。
2.操纵符控制格式
使用ios类成员函数控制输入/输出格式，必须靠流对象来调用，而且不能直接嵌入输入/输出语句中，使用不够方便。C++提供了另外一种控制格式的方法，称为操纵符（控制符）方法，类似于函数的运算符。使用操纵符方法可以嵌入输入/输出语句中。
所有不带参数的操纵符定义在头文件iosream.h中，带形参的操纵符定义在头文件iomanip.h中，使用操纵符时需要包含相应的头文件。
提供的操纵符如下便：
| 标志 | 作 用 |
|---|---|
ws | 在输入时跳过开头的空白符，仅用于输入 |
endl | 换行并刷输出流，仅用于输出 |
ends | 插入一个空字符，仅用于输出 |
flush | 刷新一个输出流，仅用于输出 |
skipws | 在输入时跳过输入中的空白符，仅用于输入 |
noskipws | 在输入时不跳过输入中的空白符，仅用于输入 |
internal | 将填充字符加到符号和数值之间 |
dec | 十进制数显示，可用于输入/输出 |
oct | 八进制数显示，可用于输入/输出 |
hex | 十六进制数显示，可用于输入/输出 |
showbase | 产生前缀，指示数值的进制基数 |
noshowbase | 不产生基数前缀 |
showpoint | 总是显示小数 |
noshowpoint | 只有当小数存在时显示小数 |
uppercase | 十六进制数显示0X，科学计数法显示E |
nouppercase | 十六进制数显示0x，科学计数法显示e |
showpos | 在非负数中显示“+” |
noshowpos | 在非负数中不显示“+” |
boolalpha | 把true和false表示为字符串 |
noboolalpha | 把true和false表示为1和0 |
scientific | 以科学记数法形式显示浮点数 |
fixed | 以小数形式显示浮点数 |
setfill(ch) | 用ch填充空白字符 |
setprecision(n) | 将浮点数精度设置为n |
setw(w) | 按照w个字符来读或写数值 |
setbase(b) | 以进制基数b来输出整数值 |
setiosflags(n) | 设置有n指定的格式标志 |
resetiosflags(n) | 清除有n指定的格式标志 |
用户自定义的操纵符控制格式
在C++中，除系统提供的预定义操纵符之外，还允许用户定义操纵符，便于控制一些频繁使用的格式操作，使格式控制更加方便。
自定义输出流操纵符算子函数格式为：ostream &自定义输出操纵符算子函数名(ostream& stream){return stream;}
自定义输入流操纵符算子函数格式为：istream &自定义输出操纵符算子函数名(istream& stream){return stream;}
其他输入/输出函数
get()和put()
get(char& ch)从输入流中提取一个字符，包括空白字符，并把它存储在ch中，返回被应用的istream对象。此函数在类istream里。
对应于get()，类ostream提供了put(char ch)，用于输出字符。
gei()的重载版本：get(char *str, streamsize size,char delimiter='\n');
其中str代表一个字符数组，用来存放被读取的字符。size代表可以从istream中读入字符的最大数目。delimiter代表如果遇到它就要结束读取字符的动作，delimiter本身不会被读入，而是留在istream中，作为istream的下一个字符。常见的一个错误是，执行第二个get()时省略delimiter。getline()
使用get()输入字符串时，经常忘记去掉delimiter所以引入函数getline()，其原型和get()的重载一样：getline(char *str, streamsize size,char delimiter='\n');
使用getline()比get()方便，它除去了delimiter，而不是将其留作下一个字符。write()和read()
ostream类成员函数write()提供一种输出字符数组的方法。它不是输出“直到终止字符为止”，而是输出某个长度的字符序列，包括空字符。函数原型如下：write(char *str, streamsize size);
其中str是要输出的字符数组，length是要显示的字符个数。write()返回当前被调用的ostream类对象。
与ostream类的write()对应的是istream类的read()，原型如下：read(char *str, streamsize size);
read()从输入流中读取size个连续的字符，并将其放在地址从str开始的内存中。gcount()返回由最会一个read()调用所读取的字节数，而read()返回当前被调用的istream类对象。
用户自定义类型的输入/输出
当实现一个类的类型时，有时需要这个类支持输入和输出的操作，以便可以将类对象嵌入输入或输出流中。对于用户自定义的数据类型的输入/输出，可以通过重载>>运算符和<<运算符实现。
重载输出运算符
输出运算符<<，又称为流插入运算符。定义其重载函数的格式为：
ostream &operator<<(ostream &out, class_name &obj)
{out << obj.data1;out << obj.data2;```return out;
}
函数中第一个参数out是对ostream对象的引用，即out必须是输出流对象；第二个参数是用户自定义要输出的类对象的引用。
<<运算符不能作为类的成员函数，只能作为友元函数（要访问类的私有成员）来实现。
重载输入运算符
输入运算符>>，又称为流提取运算符。定义其重载函数的格式为：
istream &operator<<(istream &in, class_name &obj)
{in >> obj.data1;in >> obj.data2;```return in;
}
函数中第一个参数in是对istream对象的引用，即in必须是输入流对象；第二个参数是用户自定义要输入的类对象的引用。
与<<运算符类似，>>运算符也不能作为类的成员函数，只能作为类的友元函数或独立函数。
例如：>>运算符和<<运算符重载
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Word
{char* word;size_t iNum;//存储字符个数
public:Word(const char* const str = NULL);virtual ~Word(){if (word)delete[]word;}friend ostream& operator <<(ostream& out, const Word& obj);friend istream& operator >>(istream& in, Word& obj);
};Word::Word(const char* const str)
{if (str != NULL){iNum = strlen(str);word = new char[iNum + 1];strcpy_s(word, iNum + 1, str);}
}ostream& operator<<(ostream& out,const Word& obj)
{out << "<" << obj.iNum << ">" << obj.word << endl;return out;
}istream& operator>>(istream& in, Word& obj)
{char str[100];in.getline(str, 100);if (in.gcount() > 0){delete[]obj.word;obj.iNum = strlen(str);obj.word = new char[obj.iNum + 1];strcpy_s(obj.word, obj.iNum + 1, str);}return in;
}int main()
{Word word("hello");cout << word;cin >> word;cout << word;return 0;
}
程序运行结果为：
<5>hello
W
<1>W
