【C++】IO流

---

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

3-1、C++标准IO流

提前说明，这个标准IO流我们用的很少，大部分时间用个cin和cout即够了，然后将下面的自定义类型转内置类型重载掌握就行了。大家有需求就去cplusplus网站查看就行，这里就不多讲了

我们使用流插入cin和流提取cout能够自动识别内置类型，就是因为库里面帮我们重载了内置类型的函数

	cout << "111111" << endl;//cout是正常输出 ---- 标准输出
	cerr << "111111" << endl;//cerr是错误信息输出
	clog << "111111" << endl;//clog进行日志的输出

条件逻辑判断：整形，指针（0为假，非0为真）
自定义类型可以转换为内置类型，也可以作为条件逻辑判断，只有我们重载就行（下面证明）

class A
{
public:
	A(int a)使得 ------   内置类型隐式类型转换成自定义类型
		:_a1(1)
		,_a2(2)
	{}
	operator int()使得  ----  自定义类型隐式类型转换成内置类型
	{
		return _a1 + _a2;
	}
	operator double()
	{
		return (_a1 + _a2) * 0.1;
	}
private:
	int _a1;
	int _a2;
};
int main()
{
	// 内置类型隐式类型转换成自定义类型
	A aa1 = 5;

	// 自定义类型隐式类型转换成内置类型
	int a = aa1;
	cout << a << endl;
	double b = aa1;
	cout << b << endl;

	//string str;
	//while (cin >> str)
	//{
	//	cout << str << endl;
	//}
	return 0;
}

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;
		else
			return 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. 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)

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

3-2-1、二进制读写

头文件

#include 

#include 


struct ServerInfo
{
	char _address[32];
	//string _address;//注意这里不能用string，进程会异常退出，会崩溃
	int _port;
};

struct ConfigManager
{
public:
	ConfigManager(const char* filename)
		:_filename(filename)
	{}
	void WriteBin(ServerInfo& info)//写到文件里面，用的是ofstream
	{
		//ofstream ofs(_filename, ofstream::out | ofstream::binary);
		ofstream ofs(_filename, ios_base::out | ios_base::binary);//都可以
		ofs.write((char*)&info, sizeof(info));
	}
	void ReadBin(ServerInfo& info)//读取文件的内容，用ifstream
	{
		//ifstream ifs(_filename, ofstream::in | ofstream::binary);
		ifstream ifs(_filename, ios_base::in | ios_base::binary);//都可以
		ifs.read((char*)&info, sizeof(info));
	}
private:
	string _filename; // 配置文件
};

int main()
{
	ConfigManager cm("test.txt");
	ServerInfo winfo = { "192.0.0.111111111111111111", 80};
	cm.WriteBin(winfo);

	ServerInfo rinfo;
	cm.ReadBin(rinfo);

	cout << rinfo._address << endl;
	cout << rinfo._port << endl;

	return 0;
}

我们上面用的char，没有用string _address：

如果使用string，底层是把指针写到文件里面去了，数组就是把数组写进去，所以二进制读写要谨慎使用string

3-2-2、文本读写

头文件

#include 

#include 


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;
		else
			return 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;
}


struct ServerInfo
{
	//char _address[32];
	string _address;
	int _port;
	Date _date;
};
struct ConfigManager
{
public:
	ConfigManager(const char* filename)
		:_filename(filename)
	{}

	void WriteBin(ServerInfo& info)//写到文件里面，用的是ofstream
	{
		//ofstream ofs(_filename, ofstream::out | ofstream::binary);
		ofstream ofs(_filename, ios_base::out | ios_base::binary);//都可以
		ofs.write((char*)&info, sizeof(info));
	}
	void ReadBin(ServerInfo& info)//写到文件里面，用的是ofstream
	{
		//ifstream ofs(_filename, ofstream::in | ofstream::binary);
		ifstream ifs(_filename, ios_base::in | ios_base::binary);//都可以
		ifs.read((char*)&info, sizeof(info));
	}

	void WriteText(ServerInfo& info)
	{
		ofstream ofs(_filename);
		ofs << info._address << endl;//我们怎么用cout，就怎么用ofstream
		ofs << info._port << endl;
		ofs << info._date << endl;//和内置类型一样就行，因为继承
	}
	void ReadText(ServerInfo& info)//怎么用cin，就怎么用ifstream
	{
		ifstream ifs(_filename);
		ifs >> info._address;
		ifs >> info._port;
		ifs >> info._date;
	}
private:
	string _filename; // 配置文件
};

int main()
{
	ConfigManager cm("test.txt");
	//string s;
	//cin >> s;
	//ServerInfo winfo = { s, 80, {2023,4,1} };
	//cm.WriteText(winfo);

	ServerInfo rinfo;
	cm.ReadText(rinfo);
	cout << rinfo._address << endl;
	cout << rinfo._port << endl;
	cout << rinfo._date << endl;

	return 0;
}

4、stringstream【字符串流】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

#include 
int main()
{
	int i = 1234;
	double dl = 2.22;
	Date d = { 2023, 4, 1 };

	ostringstream oss;
	oss << i << " ";
	oss << dl << " ";
	oss << d << " ";
	string str = oss.str();//oss.str()就能拿到
	cout << str << endl;

	int j;
	double dll;
	Date dd;
	istringstream iss(str);
	iss >> j >> dll >> dd;

	return 0;
}

#include 
// 序列化和反序列化
struct ChatInfo
{
	string _name; // 名字
	int _id;      // id
	Date _date;   // 时间
	string _msg;  // 聊天信息
};

int main()
{
	// 序列化
	ChatInfo winfo = { "张三", 135246, { 2023, 4, 1 }, "晚上一起看电影吧" };//我们ChatInfo重载流插入和流提取也可以像上面那样，直接显示器打印，一把梭哈
	stringstream oss;
	oss << winfo._name << endl;
	oss << winfo._id << endl;
	oss << winfo._date << endl;
	oss << winfo._msg << endl;
	string str = oss.str();
	cout << "网络发送：" << str << endl;

	// 反序列化
	ChatInfo rInfo;
	stringstream iss(str);
	iss >> rInfo._name >> rInfo._id >> rInfo._date >> rInfo._msg;
	cout << "-------------------------------------------------------" << endl;
	cout << "姓名：" << rInfo._name << "(" << rInfo._id << ") ";
	cout << rInfo._date << endl;
	cout << rInfo._name << ":>" << rInfo._msg << endl;
	cout << "-------------------------------------------------------" << endl;

	return 0;
}

序列化和反序列化这里的stringstream太单一了，我们要是想把一个map转换成字符串呢？这里还不能够支持
所以我们linux中要学其他的序列化和反序列化的知识！

注意：

1. 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。
2. 多次数据类型转化时，一定要用clear()来清空，才能正确转化，但clear()不会将stringstream底层的string对象清空。
3. 可以使用s. str(“”)方法将底层string对象设置为""空字符串。
4. 可以使用s.str()将让stringstream返回其底层的string对象。
5. 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。

5、总结

到本节内容为止，C++主要学习就告一段落了，接下来我们主要攻克linux这门课程。linux比起C++是只难不简单的，需要继续坚持下去