理解C++中的IO类以及缓冲区

IO类

IO类型和对象都可以操作char数据，也可以操作宽字符。

iostream定义了用于读写流的基本对象

fstream定义了读写命名文件的类型

sstream定义了读写内存string对象的类型

cin>>n;//键盘输入n，利用右移运算符>>，cin读取n的值，然后存储在计算机内存中

cout<写入到输出流对象cout，然后cout输出n的值

IO类型间的关系：

标准库可以使我们忽略不同类型的流之间的差异，是通过继承机制去实现的。类型ifstream和istringstream都是继承自istream，也就是说我们是如何使用cin的，就同样可以使用这些类型的对象。

1、 IO对象无拷贝或赋值

IO类型的对象不能进行拷贝或者赋值，所以对IO操作的函数通常是引用方式传递和返回流的。

由于读写一个IO对象会改变其状态，所以传递和引用不能是const。

2、条件状态

IO操作一个与生俱来的问题时可能发生错误，有些错误可以修复，而其他错误则发生在系统深处，已经超过了应用程序可以修正的范围。

下表中的IO类定义的一些函数和标志 ，可以帮助我们访问和操纵流的条件状态：

确定一个流对象的状态的最简单的方法是将它作为一个条件使用：while(cin>>word);

查询流的状态：

IO库定义了一个与机器无关的iostate类型，它提供了表达流的完整功能。badbit、failbit、eofbit用来检测流的状态。标准库还定义了一组函数来查询这些标志位的状态，如eof，fail等等。

demo1：

#include
#include
using namespace std;

istream& f(istream& in)
{
	int v;
	while (in >> v, !in.eof())//直到遇到文件结束符才停止读取
	{
		if (in.bad())
			throw runtime_error("IO流错误！");
		if (in.fail())
		{
			cerr << "数据错误,请重试：";//立即刷新缓冲区
			in.clear();//清除对象in
			in.ignore(100,'\n');//把\n之前的100个数据消除
			//break;
			continue;
		}
		cout << v << endl;
	}
	in.clear();
	return in;
}
int main(void)
{
	system("color 03");
	cout << "请输入一些整数，按Ctrl+Z结束：";
	f(cin);
	system("pause");
}

demo2：

遇到了文件结束符标志Ctrl+z，或者遇到了IO流错误，或者读入了无效数据。

3、管理输出缓冲

缓冲机制的优点：操作系统可以把程序的多个输出操作合成==单一的系统级写操作==，这样就可以得到很大的性能提升了。

导致缓冲刷新的原因：

1、程序正常退出，作为main函数的return操作的一部分，缓冲刷新被执行

2、缓冲区满时，需要刷新缓冲，而后的新数据才能继续写入缓冲区

3、使用endl来显式刷新缓冲区

4、使用操纵符unitbuf设置流的内部状态，来清空缓冲区。默认情况下，对cerr是设置unitbuf的，所以写到cerr的内容都是立即被刷新的

5、一个输出流被关联到另一个流。读写被关联的流，关联的流会被刷新。默认情况下，cin和cerr都关联到cout，因此读cin或者cerr都会导致cout的缓冲区被刷新。

刷新输出缓冲区：

endl：先换行，然后再刷新缓冲区

flush：直接刷新缓冲区，不输出任何字符

ends：向缓冲区插入一个空字符，然后在刷新缓冲区

unitbuf操纵符：

如果每次输出操作后都刷新缓冲区，我们可以使用unitbuf操作符，作用是每次系统级写操作之后都进行一次flush操作。nounitbuf操作符则重置流，使其恢复使用正常的系统管理的缓冲区机制。

关联输入和输出流：

一个输入流关联到一个输出流，任何试图从输入流读取数据的操作都会刷新关联的输出流。

标准cout和cin关联在一起，cin>>ival;会导致cout的缓冲区被刷新。

每个流最多关联到一个流，但是多个流就可以关联到ostream。