C++ IO流

一、 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”。

二、 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。

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。

三、 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

C++标准库提供了4个全局流对象cin、cout、cerr、clog，使用cout进行标准输出，即数据从内存流向控制台(显示器)。使用cin进行标准输入，即数据通过键盘输入到程序中，同时C++标准库还提供了cerr用来进行标准错误的输出，以及clog进行日志的输出，从上图可以看出，cout、cerr、clog是ostream类的三个不同的对象，因此这三个对象现在基本没有区别，只是应用场景不
同。

在使用时候必须要包含文件并引入std标准命名空间。
注意：

1. cin为缓冲流。键盘输入的数据保存在缓冲区中，当要提取时，是从缓冲区中拿。如果一次输入过多，会留在那儿慢慢用，如果输入错了，必须在回车之前修改，如果回车键按下就无法挽回了。只有把输入缓冲区中的数据取完后，才要求输入新的数据。
2. 输入的数据类型必须与要提取的数据类型一致，否则出错。出错只是在流的状态字state中对应位置位（置1），程序继续。
3. 空格和回车都可以作为数据之间的分格符，所以多个数据可以在一行输入，也可以分行输入。但如果是字符型和字符串，则空格（ASCII码为32）无法用cin输入，字符串中也不能有空格。回车符也无法读入。
4. cin和cout可以直接输入和输出内置类型数据，原因：标准库已经将所有内置类型的输入和输出全部重载了。

5. 对于自定义类型，如果要支持cin和cout的标准输入输出，需要自己对<<和>>进行重载。
6. 循环输入输出，连续输入时，vs系列编译器下在输入ctrl+Z时结束。
7. istream类型对象转换为逻辑条件判断值

实际上我们看到使用while(cin>>i)去流中提取对象数据时，调用的是operator>>，返回值是istream类型的对象，那么这里可以做逻辑条件值，源自于istream的对象又调用了operator bool，operator bool调用时如果接收流失败，或者有结束标志，则返回false，结束循环。

istream& operator>> (int& val);
explicit operator bool() const;

int main()
{
	int a = 0;
	//cin的返回值是istream对象，要做逻辑判断时，会自动调用cin.operator bool()
	//函数，operator bool()检查cin类的某个标志位是否被设置，如果被设置了就返回flase，
	//循环结束，如果没有被设置就返回true，循环继续，这个标志位是在我们使用cin输入的时候
	//操作系统通过判断我们输入的值是否合法，如果不合法操作系统就会把这个标志位设置，从而
	//结束循环的
	while (cin >> a)
	{
		cout << a << endl;
	}

	return 0;
}

class A
{
	//友元函数
	friend istream& operator>>(istream& in, A& a);
	friend ostream& operator<<(ostream& out, A& a);

public:
	A(int a = 10)
		:_a(a)
	{}

	operator int()
	{
		return _a;
	}

	operator bool()
	{
		if (_a == 5)
		{
			return false;
		}
		else
		{
			return true;
		}
	}

	void print()const
	{
		cout << _a << endl;
	}

private:
	int _a;
};

istream& operator>>(istream& in, A& a)
{
	in >> a._a;
	return in;
}

ostream& operator<<(ostream& out, A& a)
{
	out << a._a << endl;
	return out;
}

int main()
{
	A a = 0;
	//这里只是模拟实现一下cin的结束条件，但是库里面的cin是
	//通过设置标志位判断是否结束的，这里的简单实现是当我们
	//输入5的时候就结束cin，自定义类型需要我们自己重载<<和>>
	while (cin >> a&&a.operator bool())
	{
		//a.print();
		cout << a << endl;
	}

	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。

struct PeopleInfo
{
	// 二进制读写不能用string/vector这样的对象存数据
	// 否则写出去就是一个指针，进程结束就是野指针，另一
	// 个进程再读进来就坑了string _address;
	char _address[20];
	int _age;
	char _name[20];
};


//通讯录
struct Contact
{
public:
	//构造函数
	Contact(const char* filename = "contact.txt")
		:_filename(filename)
	{}

	//二进制写文件
	void WriteBin(const PeopleInfo& info)
	{
		ofstream ofs(_filename, ios_base::out | ios_base::binary);
		ofs.write((const char*)&info, sizeof(info));
	}

	//二进制读文件
	void ReadBin(PeopleInfo& info)
	{
		ifstream ifs(_filename, ios_base::in | ios_base::binary);
		ifs.read((char*)&info, sizeof(info));
	}

	//写文本文件
	void WriteText(const PeopleInfo& info)
	{
		ofstream ofs(_filename);
		ofs <<info._address << "   "<<info._age 
			<<"   "<< info._name;
	}

	//读文本文件
	void ReadText(PeopleInfo& info)
	{
		ifstream ifs(_filename);
		ifs >> info._address >> info._age >> info._name;
	}


private:
	string _filename;
};

int main()
{
	//二进制读写文件
	//PeopleInfo p = { "广东",18,"张三" };
	//Contact con("contact.txt");
	//con.WriteBin(p);
	//
	//Contact con;
	//PeopleInfo p1;
	//con.ReadBin(p1);
	//cout << p1._address << p1._age << p1._name << endl;

	文本形式读写文件
	//PeopleInfo p = { "广东",18,"张三" };
	//Contact con("contact.txt");
	//con.WriteText(p);

	//Contact con;
	//PeopleInfo p1;
	//con.ReadText(p1);
	//cout << p1._address << p1._age << p1._name << endl;


	return 0;
}

四、stringstream

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，就不太好给定，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。

在C++中，可以使用stringstream类对象来避开此问题。
在程序中如果想要使用stringstream，必须要包含头文件。在该头文件下，标准库三个类：istringstream、ostringstream 和 stringstream，分别用来进行流的输入、输出和输入输出操作，这里主要介绍stringstream。

stringstream主要可以用来：

1. 将数值类型数据格式化为字符串

int main()
{
	int a = 1234;
	string sa;
	// 将一个整形变量转化为字符串，存储到string类对象中
	//cout和cin怎么用，这里的stringstream就怎么用
	stringstream s;
	s << a;
	s >> sa;

	// clear()
	// 注意多次转换时，必须使用clear将上次转换状态清空掉
	// stringstreams在转换结尾时(即最后一个字符转换后),会将其内部状
	// 态设置为badbit，因此下一次转换是必须调用clear()将状态重置为
	// goodbit才可以转换，但是clear()不会将stringstreams底层字符
	// 串清空掉。
	// 


	// s.str("");
	// 每次转换之前先将stringstream底层管理string对象设置成"",
	// 否则多次转换时，会将结果全部累积在底层string对象中
	s.str("");//清空字符串的内容，防止累积
	s.clear(); // 本质是设置状态标志位，并不是真正的清空字符串
	double d = 3.14;
	s << d;
	s >> sa;
	string sValue;
	sValue = s.str(); // str()方法：返回stringsteam中管理的string类型
	cout << sValue << endl;

	return 0;
}

2. 字符串拼接

int main()
{
	stringstream sstream;
	// 将多个字符串放入 sstream 中
	sstream << "abc" << " " << "def,";
	sstream << " ghi";
	cout << "strResult is: " << sstream.str() << endl;
	// 清空 sstream
	//这里不用clear，因为没有转化
	sstream.str("");
	sstream << "jkl";
	cout << "After clear, strResult is: " << sstream.str() << endl;
	return 0;
}

3. 序列化和反序列化结构数据

struct PeopleInfo
{
	char _address[20];
	int _age;
	char _name[20];
};

int main()
{
	//一般网络发送数据都是要统一先把结构化数据转换为字符串，再进行发送的，因为字符串简单并且可以表示任何含义
	PeopleInfo p = { "广东",20,"张三" };
	ostringstream oss;
	oss <<  p._address << " " << p._age << " "  << p._name;
	string s = oss.str();
	cout << s << endl;


	PeopleInfo p1;
	istringstream iss(s);
	iss >> p1._address >> p1._age >> p1._name;
	cout << p1._address <<" "<< p1._age<<" " << p1._name << endl;

	return 0;
}

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. 每次转化之前可以先使用s. str(“”)方法将底层string对象设置为""空字符串，避免字符串叠加起来，影响转化结果。
4. 可以使用s.str()函数让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。

以上就是今天想要跟大家分享的所有内容了，你学会了吗？如果感觉到有所帮助，那么点点赞点点关注呗，后期还会持续更新C++的相关知识哦，我们下期见！！！！