【C++】C++中的I/O类总结——下篇

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title: 【C++】C++中的IO类总结——下篇
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  date: 2023-06-05 00:36:59

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【C++】C++中的IO类总结——上篇

istream/ostream/iostream类

对象

0. 介绍

• cin/cout/cerr/clog是 istream/ostream/iostream类实例化出来的对象
• (1)cin对应于标准输人流，用于从键盘读取数据，也可以被重定向为从文件中读取数据。
• (2)cout对应于标准输出流，用于向屏幕输出数据，也可以被重定向为向文件写入数据。
• (3)cerr对应于标准错误输出流，用于向屏幕输出出错信息，不能被重定向。
• (4)clog对应于标准错误输出流，用于向屏幕输出出错信息，不能被重定向。
• cerr和clog的区别在于cerr不使用缓冲区，直接向显示器输出信息；而输出到clog中的信息先会
  被存放在缓冲区，缓冲区满或者刷新时才输出到屏幕。

1.cin

• cin是一个istream类对象，可以读取各种基本数据类型，如int、float、double、char、bool等。

• cin输入运算符重载了>>，可以使用它从控制台读取数据，并将数据存储到指定变量中。

• 重定向
  对于重定向，可以使用freopen()函数将标准输入流cin和标准输出流cout重定向到一个文件上，
  或者重定向到其他设备上（如串口）。
  例如：

  freopen("input.txt", "r", stdin);  //将标准输入重定向到input.txt文件
  freopen("output.txt", "w", stdout);  //将标准输出重定向到output.txt文件
  

• 判断输入结束

  int x;
  while (cin >> x && !cin.eof()) {
      //处理输入数据
  }
  
  

  在这个例子中，我们首先使用cin读取一个整数，如果读取成功并且输入流没有结束，
  就对该整数进行处理。循环会一直执行，直到输入流读取到结束符为止。

2. cout

• cout是一个ostream类对象。

• cout输出运算符重载了<<，可以使用它向控制台输出数据。

• cout支持格式化输出，例如，可以使用setw()函数设置输出宽度，使用setprecision()函数设置浮点数的精度等 这些接口我们后面会讲到

• 重定向
  对于重定向，我们可以使用freopen()函数将标准输出流cout重定向到一个文件上，或者重定向到其他设备上（如串口）。

  例如：

  freopen("output.txt", "w", stdout); //将标准输出重定向到output.txt文件
  

  这样，我们就可以通过在程序中使用cout输出结果，
  然后将结果保存到文件中，而不是输出到控制台。
  在重定向时，需要注意文件的打开模式必须是"w"，
  否则会导致输出异常。

  另外，如果需要同时将输出流重定向到文件和控制台，
  可以使用重定向符">"将输出重定向到文件中，
  同时使用tee命令将输出复制一份到控制台，例如：

  ./a.out > output.txt | tee /dev/tty
  

  在这个例子中，"./a.out"是需要运行的程序，
  “> output.txt"将程序的输出重定向到output.txt文件，
  而”| tee /dev/tty"则将同样的输出内容复制一份输出到控制台。

3. cerr

• cerr是一个ostream类对象。

• 和cout类似，cerr输出运算符重载了<<，可以使用它向控制台输出错误信息。cerr支持格式化输出，例如，可以使用setw()函数设置输出宽度，使用setprecision()函数设置浮点数的精度等。

• 与cout不同的是，cerr的输出不能被重定向到文件或其他设备上，始终输出到控制台。

接口

1.<<运算符

• <<运算符是iostream库中的输出运算符，
• 用于向输出流对象（如cout、cerr等）输出数据。
• 相比于printf等函数形式的输出方式，<<运算符使用起来更加直观、简便，也更加符合面向对象的思想。
• 使用时有一些需要注意的点

  • 1.转义字符：如果需要在输出结果中包含转义字符，可以使用转义符号\进行转义。例如，要在输出结果中包含引号或反斜杠符号，需要将其用\进行转义。

  • 2.格式化输出：<<运算符支持格式化输出，可使用一些控制符和函数来控制输出格式。例如，在输出浮点数时，可以使用setprecision()函数设置小数点后的精度，使用fixed和scientific来指定输出的格式等。

  • 3.运算符优先级：<<运算符的优先级相对较低，因此需要注意运算顺序。例如，如果要向输出流对象输出一个表达式的值，需要将该表达式使用括号括起来，以确保正确的运算顺序

2. >>运算符

• >>运算符是iostream库中的输入运算符，
• 用于从输入流对象（如cin等）读取数据
• 在使用时有一些需要注意的点
• 1. 输入验证
     在使用>>运算符读取数据时，需要考虑输入数据的合法性。例如，当从输入流中读取一个整数时，可能会出现输入非数字字符的情况，这时需要处理输入错误并重新读取输入。

#include 
using namespace std;

int main() {
    int num1, num2;
    cout << "请输入两个整数：";
    cin >> num1 >> num2;

    // 输入验证，如果输入不合法，则重新读取输入
    while (cin.fail()) {
        cin.clear();  // 清除错误标志
        cin.ignore(numeric_limits<streamsize>::max(), '\n');  // 跳过当前行剩余字符
        cout << "输入不合法，请重新输入：" << endl;
        cin >> num1 >> num2;
    }

    cout << "两个整数之和为：" << num1 + num2 << endl;
    return 0;
}

• 2. 默认忽略空格/制表符/换行符
     比如当我们使用cin >> num1 >> num2; 语句从输入流中读取两个整数时，如果用户输入的是"10 20"（输入数字之间包含空格），则程序会将这两个数字分别读取到num1和num2变量中，而不会将空格字符读取到变量中。如果我们需要从输入流中读取带有空格等特殊字符的数据，可以使用getline()函数进行处理，该函数可以读取包含空格等特殊字符的一整行数据，并将其存储在字符串中。在使
• 3. 忽略字符：有时需要跳过输入流中的某些字符，可以使用ignore()函数实现。

3. get函数

4. getline函数

5.ignore函数

6.peek函数

• iostream中的peek函数可以用于查看输入流中下一个字符，而不会将其从流中删除。其函数原型如下：

int peek();

• peek()函数返回输入流中的下一个字符，但并不将其从流中删除。当输入流为空时，peek()函数会返回EOF（End of File）。

• 我们可以使用peek()函数来实现一些特殊的输入操作，例如判断输入流中下一个字符是否为指定字符等。

• 下面是一个示例代码，演示了peek()函数的使用方法：

#include 
using namespace std;

int main() {
    char c;

    cout << "请输入一个字符: ";
    cin >> c;

    if (cin.peek() == '\n') {  // 如果输入流中下一个字符是回车符，则说明用户未输入第二个字符
        cout << "输入了一个字符：" << c << endl;
    } 
    else {  // 否则继续读取输入流中的第二个字符
        char d;
        cin >> d;
        cout << "输入了两个字符：" << c << " 和 " << d << endl;
    }

    return 0;
}

• 在上述示例代码中，我们使用了peek()函数来查看输入流中下一个字符，以判断用户是否输入了第二个字符。
• 如果输入流中下一个字符是回车符，则说明用户只输入了一个字符；
• 否则，继续使用cin读取输入流中的第二个字符，并输出两个字符。
• 这样，我们就可以根据下一个字符的特点来决定如何处理输入了。

7.输出格式指定函数

8.eof/fail/bad/good/clear/setstate/rdstate函数

• 这些函数在【C++】C++中的IO类总结——上篇讲过
  主要用来进行输入输出流的状态检测和错误处理
  这里不赘述

ifstream/ofstream/fstream类

istringstream/ostringstream/stringstream类