【C++进阶之路】IO流
文章目录
- 一、C语言的IO
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- 1.键盘与显示屏
- 2. 文件与内存
- 3.字符串与内存
- 二、C++IO
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- 1.iostream
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- 1.1基本使用
- 1.2operator bool
- 2. fstream
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- 2.1二进制的文件读写
- 2.2字符串的文件读写
- 3. sstream
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- 3.1序列化与反序列化
- 3.2拼接字符串
- 3.3将数据类型转换为字符串
- 总结
一、C语言的IO
1.键盘与显示屏
//键盘与显示屏的交互
int main()
{
//从键盘读取格式化字符串。
int i = 0;
scanf("%d", &i);
//在显示屏上打印获取到的信息。
printf("%d", i);
return 0;
}
2. 文件与内存
int main()
{
FILE* fptr = fopen("test.txt", "w+");
//w只写、w+可读可写。
//向文件里输入格式化字符串
fprintf(fptr, "%d hello", 123);
//调整文件指针的位置为开头
rewind(fptr);
//从文件里面读取字符串与数字。
char arr[15] = { 0 };
int n = 0;
//只能以某种形式对字符串进行解读
fscanf(fptr, "%d%s", &n,arr);
printf("%s %d", arr, n);
fclose(fptr);//关闭文件并刷新缓存区。
return 0;
}
3.字符串与内存
//字符串的输入输出，对字符串按指定方式进行解读。
int main()
{
//从内存向字符串输出可控制的格式化字符串
char str[100];
sprintf(str, "hello %d", 11);//这里的11可变换为变量。
cout << "输出的字符串为：" << str << endl;
//从字符串向变量中读入可控制的格式化字符串
int i = 0;
char buf[256];
sscanf(str, "%s %d",buf,&i);
cout<<"输入的字符为:" << i << " " << buf << endl;
return 0;
}
-
总结：
-
printf 与 scanf 是显示屏与键盘的IO函数
-
sprintf 与 sscanf 是字符串与内存的IO函数
-
fprintf 与 fscanf 是内存与文件的IO函数
-
唯一不足的就是
读取只能一个一个按照顺序的进行读取，无法按照自己想法。
对输入输出即 printf 与 scanf 的英文理解：
说明：这是基于内存的理解，方便理解printf即从内存往外输出，scanf即从外面向内存读写。
补充：程序在运行时默认打开三个流——stdin,stdout,stderror。
至于更多
C语言的文件操作内容详见【进阶C语言】文件操作
二、C++IO
- c++以继承的方式，梳理了所有的流。
其中
1.iostream
1.1基本使用
- cin和cout是我们经常使用的。
- cerr是面向标准错误流的，clog是应用于日志的，不过日常我们使用前两个即可。
先来看最简便的一段C++代码：
int main()
{
int x;
cin >> x;//从键盘对x进行输入数据
cout << "hello world" << endl;//向显示器上打印数据
return 0;
}
不知各位刚学这一段代码的时候，是什么感觉，我是感觉看起来比较便捷形象易懂，只是最近再看其实就是一大堆的运算符重载形成的集合，而且当我们想要用char*打印地址时，它其实给我们呈现的是一段字符串,而不是地址, 不过用起来是真香。
对自定义类型输入和输出比如之前文章中出现的日期类：
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)
{}
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;
}
int main()
{
Date d1;
cin >> d1;//其原理就是调用自定义的运算符重载函数。
cout << d1 << endl;//同理。
return 0;
}
稍微总结一下：
- 使用运算符重载（流插入和流提取）进行实现，更加形象易懂。
- 自定义类型也可重载自己的流插入和流提取，也可使用cin和cout。
- 自动类型识别，无需在进行格式化控制。
说明：
运算符重载vs函数重载
- 有更严格的要求，要尽可能在多种状况下都能正确运行。
- 运算符重载则需要更多的了解系统中对表达式处理的各种默认形式，那些是你无法去改变的，只能努力适应。
- 实用小知识
同时回想在进行刷题时，如果面临读入一整行的字符串数据，有什么方法吗？
- gets
char* gets(char* str);
- 缺陷：这个函数比较危险，是因为从缓存区往str读入数据时，并不知道str所指向空间的大小，因此可能会导致使str指向的空间进行越界访问，因此是危险的。
- 说明：C++（vs2019下）此函数已删除。
- fgets
char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream );
基本使用：
int main()
{
char buf[256];
//从标准输入流（键盘）里读取最大不超过buf大小的一行数量，到buf数组中
fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
cout << buf << endl;
return 0;
}
- scanf
int main()
{
char buf[256];
//从标准输入流（键盘）里读取一行数量，到buf数组中
scanf("%[^\n]", buf);//直到遇到换行才停止。
cout << buf << endl;
return 0;
}
- 缺陷是跟gets一样的，不过因为比较好用编译器保留了下来，可以用宏/预处理指令进行屏蔽错误。
4.getline（C++）
- c++里面的string里面提供了一个接口getline，可以获取一行的字符串。
#include- 这是最便捷的也最安全的输入一行字符串的方法，因为string内部会自动进行扩容，也是C++刷题最经常用的方法。
1.2operator bool
除此之外,我们可能对多组输入的cin，会产生疑惑 , 比如如下一段代码：
int main()
{
int x;
while (cin >> x)
{
cout << x << endl;
}
return 0;
}
istream& operator>> (int& val);
//返回的是cin，也就是类型为istream的对象，
//而while()里面进行判断的是bool值，两者能进行转换吗？答案是肯定能的，
//那是如何进行转换的呢？
就比如：
class A
{
public:
private:
int _a = 0;
};
int main()
{
A a;
if(a)//此处会报错：表达式必须包含 bool 类型(或可转换为 bool)
{}
return 0;
}
- 那如何转换为bool呢？其实运算符重载就出现了。
class A
{
public:
operator bool()
{
return _a == 0 ? false : true;
}
private:
int _a = 0;
};
int main()
{
A a;
if(a){}
//这也间接说明，iostream是实现了operator bool的。
return 0;
}
说明：这里的实现的运算符重载没有返回值是有点奇怪的，这里当做特殊情况对待即可，不必深究。
- cin转bool底层原理：设置标记
补充：在对循环终止时，有两种方式，ctrl z（正常终止循环） / Ctrl c(退出当前程序)。
2. fstream
在进行输入/输出时可有几种模式：
- 对于fostream的对象默认打开了out，对于fistream的对象默认打开了in。
- 操作可通过 | 进行结合起来。
- truncate——对文件之前的内容进行覆盖。
- 对于有些对象比如fstream，可以支持输入也可以支持输出。
2.1二进制的文件读写
struct PeopleInfor
{
PeopleInfor()
{}
PeopleInfor(const char* id,const char* name,int age)
//:_id(id)
{
strcpy(_id, id);
strcpy(_name, name);
_age = age;
}
char _id[256];//家庭住址
char _name[256] = {0};//名字
int _age = 0;//年龄
};
struct ManagePeoInf
{
//初始化
ManagePeoInf(const char* file)
:_FileName(file)
{}
//向文件以二进制写入个人信息
void WriteBianry(const PeopleInfor& pe)
{
ofstream of(_FileName, ios_base::out | ios_base::binary);
//这里的out默认已经有了，可以不写。
of.write((char*)&pe, sizeof(pe));
}
void ReadBinary(PeopleInfor& pe)
{
ifstream in(_FileName, ios_base::in | ios_base::binary);
//这里的in默认已经有了，可以不写。
in.read((char*)&pe, sizeof(pe));
}
//向文件以二进制读取个人信息
string _FileName;
};
void BinaryWrite()
{
PeopleInfor pe1 = { "河南省","舜华",19 };
ManagePeoInf m1("text.txt");
//向文件中输出字符串x
m1.WriteBianry(pe1);
}
void BinaryRead()
{
PeopleInfor pe2;
ManagePeoInf m2("text.txt");
m2.ReadBinary(pe2);
cout << pe2._id << " " << pe2._name << " " << pe2._age << endl;
}
int main()
{
//向文件里以二进制的形式写入数据
BinaryWrite();
//从文件中以二进制的形式读取数据
BinaryRead();
return 0;
}
说明：这里的_id与_name并没有采用string的形式进行使用，而是char类型的数组进行的使用，其原因在于拷贝的是对象的内存，而string里面存的是指向字符串的地址，string释放时，读取在恢复时，其实是一段野指针，即使访问成功了也是幸运。
2.2字符串的文件读写
struct PeopleInfor
{
PeopleInfor()
{}
PeopleInfor(const char* id, const char* name, int age)
:_id(id)
{
//strcpy(_id, id);
strcpy(_name, name);
_age = age;
}
string _id;//家庭住址
char _name[256] = { 0 };//名字
int _age = 0;//年龄
};
struct ManagePeoInf
{
//初始化
ManagePeoInf(const char* file)
:_FileName(file)
{}
//向文件以二进制写入个人信息
void WriteText(const PeopleInfor& pe)
{
ofstream of(_FileName, ios_base::binary);
of << pe._id << " " << pe._name << " " << pe._age;
//这里的id是调用了string的流插入。
}
void ReadText(PeopleInfor& pe)
{
ifstream in(_FileName, ios_base::binary);
in >> pe._id >> pe._name >> pe._age;
//这里的_id是调用了string的流提取。
//读取自动识别空格与换行与分割符。
}
//向文件以二进制读取个人信息
string _FileName;
};
void WriteText()
{
PeopleInfor pe1 = { "河南省","舜华",19 };
ManagePeoInf m1("text.txt");
m1.WriteText(pe1);
}
void ReadText()
{
PeopleInfor p2;
ManagePeoInf m2("text.txt");
m2.ReadText(p2);
cout << p2._id << " " << p2._name << " " << p2._age << endl;
}
int main()
{
WriteText();
ReadText();
return 0;
}
3. sstream
3.1序列化与反序列化
- 此处说明：这里存在序列化与反序列化，因为在存储的形式中，要么以二进制的形式进行存储（人看不懂），要么以字符串的形式进行存储（序列化），总之在计算机用于计算的类型比如int，float，double等形式，在文件中不复存在，因此计算机要想用存储的数据进行计算，就需要将字符串转换为相应的格式再参与计算（反序列化）。
#include这里附上一道序列化与反序列化的题：二叉树的序列化与反序列化
3.2拼接字符串
#include说明：
- 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。
- 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。
- 可以使用s. str(“”)方法将底层string对象设置为""空字符串。
- 可以使用s.str()将让stringstream返回其底层的string对象。
- 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。
3.3将数据类型转换为字符串
int main()
{
int a = 12345678;
string sa;
// 将一个整形变量转化为字符串，存储到string类对象中
stringstream s;
s << a;
s >> sa;
s.str("");//将s维护的字符串置为空
s.clear();
// 说明：
// stringstreams在转换结尾时(即最后一个转换后),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
double d = 12.34;
s << d;
s >> sa;
string sValue;
sValue = s.str();
cout << sValue << endl;
return 0;
}
总结
今天的分享就到此结束了，我是舜华，期待与你的下次相遇！