C++ —— IO流
文章目录
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- 1. 流的定义
- 2. c++的IO流
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- 2.1 < iostream >
- 2.2 < fstream >
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- 2.2.1 C语言的文件IO
- 2.2.2 C++的文件IO
- 2.2.2.1学习俩个类
- 2.2.2.2 使用C++的文件IO
- 2.3 < sstream >
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前言: 我们学习语言时，第一个程序可能就是输出hollow world。但是怎么输出到屏幕上的呢？这原理是怎样的呢？本文就来详细的解析此原理。
1. 流的定义
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，这些每个类都称为流/流类，用以完成某方面的功能
2. c++的IO流
c++实现了庞大的类库，< ios >为基类，其余的都是派生类或间接派生类。
2.1 < iostream >
这是我们常包的头文件，里面有cin，cout，cerr，clog。
- cin：进行标准输入，数据从键盘上输入到程序中
- cout：进行标准输出，数据从内存输出到显示器上
- cerr：进行标准错误输出
- clog：进行日志输出
cin，cout支持多种类型的输入输出，本质因为其重载了操作符<<和<<，我们可以以cout为例，查看一下：
就是函数重载，使得其如此的方便，比C语言还优化在哪里呢？那就是我们可以重载<<,>>。完成自定义类型的输入输出。
比如：
我定义一个日期类，并且重载<<,>>。
#include重载这个<<和>>会使得向自定义类型输入输出非常舒服，这正是cout和cin的厉害之处。
运行一下：
连续输入，连续输出是如何实现的呢？
利用的是引用返回，返回的依旧是那个istream或ostream对象，从而做到连续的输入输出。
在做题时，有可能会要求连续输入：
a是个字符串数组:
- C语言： while(scanf(“%s”,a)!=EOF)
- c++： while（cin>>a）
这样就完成了多组输入，如果想要中断C语言的输入，可以按下ctrl + z，利用信号来结束输入。我们来看下EOF是什么？
C++中，封装成了一个函数：eof()
也就是说，如果遇到非法输入，或是信号中断那么就会返回EOF或者eof(),所以我们分别看一下scanf()和cin的返回值。
scanf返回值是int，其实scanf返回的是在屏幕上打印的变量个数，EOF在C语言中是-1，在上图可以看到，所以输入流停止输入时，会返回值-1，也就是EOF。
cin重载了<<,返回值是一个istream对象，怎么能放到while里做判断呢？我想说的是istream里继承了bool(),我们可以看一下：
也就是说，while判断的是对象中的bool()。至于调到了对象的bool(),这是编译器做了优化。
注意：cin用的是空格或者换行，做的分割。所以空格是输入是无法读取的，所以要用到getline()。
类似于这样调用：
getline(cin,str);
2.2 < fstream >
文件的io流，向一个文件中写入或者读取数据。
C++根据文件内容的数据格式分为二进制文件和文本文件。
2.2.1 C语言的文件IO
在将fstream前，我想聊聊C语言的文件IO，对比着学习，也能复习一下：
(1) 打开文件，关闭文件：
常用以下俩个函数接口:
fopen()的第一个参数是字符串，也就是文件名；第二个参数也是字符串，表示打开文件的操作模式。
fclose()的参数是一个文件指针，关闭文件。
fopen()的第二参数比较有意思：
- r 表示只读，这个文件必须已经存在，可以取出文件中的内容
- w 表示只写，向文件中写入内容，文件可以不存在，不存在的话可以创建；如果文件已经存在那么会清空文件的内容，进行重写
- a 打开文件附加写入，如果文件不存在创建新文件
- r+ 表示可读可写，文件必须已经存在
- w+ 创建新的文件供读取并写入，如果文件已经存在则清空
- a+ 打开文件可读取，附加写入，如果文件不存在创建新文件
如果是二进制读写，只需要第二个参数加上b，比如：wb,rb,ab……
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
int fclose ( FILE * stream );
(2) 文件的读写操作
// 二进制读写
size_t fread ( void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );
size_t fwrite ( const void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );
// 文本读写
int fprintf ( FILE * stream, const char * format, ... );
int fscanf ( FILE * stream, const char * format, ... );
- 二进制读写操作
// 定义一个结构体
struct info
{
char a[20];
int s;
};
// 向文件中写
void test_wbin()
{
info a = { "hollow",10};
FILE* fi = fopen("test.bin", "wb");
fwrite(&a, sizeof(a), 1, fi);
fclose(fi);
}
// 读取文件的内容
void test_rbin()
{
info b;
FILE* fi = fopen("test.bin", "rb");
fread(&b, sizeof(b), 1, fi);
fclose(fi);
// 打印到屏幕上
cout << b.a << " " << b.s;
}
int main()
{
test_wbin();
test_rbin();
return 0;
}
这是向文件test.bin写入的内容，
读取文件的内容到b中，再打印到屏幕上
- 文本文件读写操作
void test_W()
{
info a = { "holloweveryone",10 };
FILE* fi = fopen("test.txt", "w");
fprintf(fi, "%s %d", a.a, a.s);
fclose(fi);
}
void test_R()
{
info b;
FILE* fi = fopen("test.txt", "r");
fscanf(fi, "%s%d", b.a, &b.s);
fclose(fi);
printf("%s %d\n", b.a, b.s);
}
int main()
{
test_W();
test_R();
return 0;
}
向test.txt写入：
读取文件的内容到b中，再打印到屏幕上：
注意: 我们在向文件中进行写操作时，fprintf()，格式控制时最好加上空格，或者 /n 。否则读取时，会出现问题。
2.2.2 C++的文件IO
2.2.2.1学习俩个类
(1) ofstream类：向文件写入
- 构造：第一个参数是文件名，第二个参数代表打开的模式
- 二进制写：用的接口是write()
- 文本写：用的是 <<
write的参数，第一个是要往文件写入的指针，需要强转成 const char*，第二个参数是写入的大小
因为重载了<<，所以直接往里面写就行了。
(2) ifstream类：读取文件
- 构造：第一个参数是文件名，第二个参数代表打开的模式
- 二进制写：用的接口是read
- 文本写：用的是 >>
我简单的讲讲构造函数的第二个参数，打开的模式，每个模式都可以用 按位或 | 的方式组合使用。
为什么模式可以按位或呢？
每个模式都是整型且为2的倍数，也就是2，4，8，16……
所以二进制 表示就是010，100，1000。也就是说每个二进制位表示一种模式，如果按位或的话，对应的二进制位就会变成1，表明支持此模式。
read()的第一个参数，表示将文件的内容读取到某处的指针，需要强转成char*，第二个参数是读取的大小。
因为重载>>，所以直接读取就行了。
2.2.2.2 使用C++的文件IO
#include以上我创建了一个类config，私有成员是文件名。里面封装了几个函数，用于文本读写。
2.3 < sstream >
sstream 用于将一段数据转化为字符串，这个用的很多；我们将数据变成字符串叫做序列化，将字符串再还原成数据，叫做反序列化。
我举个最简单的例子：
#include上面的：
序列化就是将结构体info的数据，流入oss中，再使用接口str()，就转成了字符串。
反序列化就是将上面的字符串进行分割，将数据取出。
结尾语： 以上 就是 c++的IO流。