C++ 输入输出流

iostream库，包含两个基础类型istream(输入流)和ostream(输出流)。一个流就是一个字符序列。

流

输入输出产生的字符串称为流。

被称为流的原因：所有的字符都在缓冲区中，从缓冲区拿/放都是顺序进行的，字符串的消耗，像水流一样

I/O流的概念和流类库的结构

程序的输入指的是从输入文件将数据传送给程序，程序的输出指的是从程序将数据传送给输出文件。
C++输入输出包含以下三个方面的内容：
对系统指定的标准设备的输入和输出。即从键盘输入数据，输出到显示器屏幕。这种输入输出称为标准的输入输出，简称标准I/O。
以外存磁盘文件为对象进行输入和输出，即从磁盘文件输入数据，数据输出到磁盘文件。以外存文件为对象的输入输出称为文件的输入输出，简称文件I/O。
对内存中指定的空间进行输入和输出。通常指定一个字符数组作为存储空间(实际上可以利用该空间存储任何信息)。这种输入和输出称为字符串输入输出，简称串I/O。
C++的I/O对C的发展--类型安全和可扩展性
在C语言中，用printf和scanf进行输入输出，往往不能保证所输入输出的数据是可靠的安全的。在C++的输入输出中，编译系统对数据类型进行严格的检查，凡是类型不正确的数据都不可能通过编译。因此C++的I/O操作是类型安全(type safe)的。C++的I/O操作是可扩展的，不仅可以用来输入输出标准类型的数据，也可以用于用户自定义类型的数据。
C++通过I/O类库来实现丰富的I/O功能。这样使C++的输人输出明显地优于C语言中的printf和scanf，但是也为之付出了代价，C++的I/O系统变得比较复杂，要掌握许多细节。
C++编译系统提供了用于输入输出的iostream类库。iostream这个单词是由3个部分组成的，即i-o-stream，意为输入输出流。在iostream类库中包含许多用于输入输出的 类。常用的见表
 

ios是抽象基类，由它派生出istream类和ostream类，两个类名中第1个字母i和o分别代表输入(input)和输出(output)。 istream类支持输入操作，ostream类支持输出操作， iostream类支持输入输出操作。iostream类是从istream类和ostream类通过多重继承而派生的类。其继承层次见上图表示。

C++对文件的输入输出需要用ifstrcam和ofstream类，两个类名中第1个字母i和o分别代表输入和输出，第2个字母f代表文件 (file)。ifstream支持对文件的输入操作，ofstream支持对文件的输出操作。类ifstream继承了类istream，类ofstream继承了类ostream，类fstream继承了 类iostream。见图

I/O类库中还有其他一些类，但是对于一般用户来说，以上这些已能满足需要了。
与iostream类库有关的头文件
iostream类库中不同的类的声明被放在不同的头文件中，用户在自己的程序中用#include命令包含了有关的头文件就相当于在本程序中声明了所需要用到的类。可以换 —种说法：头文件是程序与类库的接口，iostream类库的接口分别由不同的头文件来实现。常用的有
• iostream 包含了对输入输出流进行操作所需的基本信息。
• fstream 用于用户管理的文件的I/O操作。
• strstream 用于字符串流I/O。
• stdiostream 用于混合使用C和C + +的I/O机制时，例如想将C程序转变为C++程序。
• iomanip 在使用格式化I/O时应包含此头文件。
在iostream头文件中定义的流对象
在 iostream 头文件中定义的类有 ios，istream，ostream，iostream，istream _withassign，ostream_withassign，iostream_withassign 等。
在iostream头文件中重载运算符
“<<”和“>>”本来在C++中是被定义为左位移运算符和右位移运算符的，由于在iostream头文件中对它们进行了重载， 使它们能用作标准类型数据的输入和输出运算符。所以，在用它们的程序中必须用#include命令把iostream包含到程序中。
#include
1) >>a表示将数据放入a对象中。
2) <

标准I/O流

标准I/O对象：cin,cout,cerr,clog

标准的输入流

重点掌握的函数

cin.get() //一次只能读取一个字符【没有参数主要是用于舍弃输入流中的不需要的字符,或者舍弃回车,弥补cin.get(字符数组名,接收字符数目)的不足】
cin.get(一个参数) //读一个字符，参数：字符变量名
cin.get(两个参数)

//可以读字符串，可以接受空格，第一个参数：字符数组名，第二个参数：接收字符数目
cin.getline() //可以读取字符串，两个参数
cin.ignore()
cin.putback()

输入对象

类型：istream

结束：

当我们使用一个istream对象作为条件时，其效果是检测流的状态。如果流是有效的，即流未遇到错误，那么检测成功。当遇到文件结束符，或遇到一个无效输入时，istream对象的状态会变为无效。处于无效状态的istream对象会使条件变为假。

文件结束符

windows系统 Ctrl+Z,然后按Enter或Return键

UNIX系统/Mac OS X系统 Ctrl+D

cin.clear(); 恢复cin状态

cin.sync(); 清空输入流

输入运算符>>

运算对象：

接受一个istream作为其左侧运算对象，接受一个对象作为其右侧运算对象

作用：

从给定的istream读入数据，并存入给定对象中，输入运算符返回其左侧运算对象作为其计算结果

标准的输出流

重点掌握的函数

cout.put()
cout.write()
cout.width()
cout.fill()
cout.setf(标记)

操作符、控制符

flushendloct dec hex setbase setw setfill setprecision

endl是一个操纵符的特殊值，效果是结束当前行/回车换行，将与设备关联的缓冲区中的内容刷到设备中(刷新缓冲区并且换行)

输出对象

cout[标准输出]

类型：ostream

PS:

cout输出流对象ostream一个类的实例化对象，作用为将传入的数据输出到屏幕上。

强调

cout是console output的缩写，意为在控制台（终端显示器）的输出。强调几点。
1) cout不是C++预定义的关键字，它是ostream流类的对象，在iostream中定义。 顾名思义，流是流动的数据，cout流是流向显示器的数据。cout流中的数据是用流插入运算符“<<”顺序加入的。如果有
cout<<"I "<<"study C++ "<<"very hard. << “wang bao ming ";
按顺序将字符串"I ", "study C++ ", "very hard."插人到cout流中，cout就将它们送到显示器，在显示器上输出字符串"I study C++ very hard."。cout流是容纳数据的载体，它并不是一个运算符。人们关心的是cout流中的内容，也就是向显示器输出什么。
2)用“ccmt<<”输出基本类型的数据时，可以不必考虑数据是什么类型，系统会判断数据的类型，并根据其类型选择调用与之匹配的运算符重载函数。这个过程都是自动的，用户不必干预。如果在C语言中用prinf函数输出不同类型的数据，必须分别指定相应的输出格式符，十分麻烦，而且容易出错。C++的I/O机制对用户来说，显然是方便而安全的。
3) cout流在内存中对应开辟了一个缓冲区，用来存放流中的数据，当向cout流插人一个endl时，不论缓冲区是否已满，都立即输出流中所有数据，然后插入一个换行符， 并刷新流（清空缓冲区）。注意如果插入一个换行符'\n'（如cout< 4) 在iostream中只对"<<"和">>"运算符用于标准类型数据的输入输出进行了重载，但未对用户声明的类型数据的输入输出进行重载。如果用户声明了新的类型，并希望用”<<"和">>"运算符对其进行输入输出，按照重运算符重载来做。

cerr[标准错误]

类型：ostream

作用

输出警告和错误消息

向标准错误设备(standard error device)输出有关出错信息。

强调

cerr流对象是标准错误流，cerr流已被指定为与显示器关联。

cerr与标准输出流cout的作用和用法差不多。但有一点不同：cout流通常是传送到显示器输出，但也可以被重定向输出到磁盘文件，而cerr流中的信息只能在显示器输出。当调试程序时，往往不希望程序运行时的出错信息被送到其他文件，而要求在显示器上及时输出，这时 应该用cerr。cerr流中的信息是用户根据需要指定的。

clog

类型：ostream

作用

输出运行时的一般性信息

强调

clog流对象也是标准错误流，它是console log的缩写。它的作用和cerr相同，都是在终端显示器上显示出错信息。

区别：cerr是不经过缓冲区，直接向显示器上输出有关信息，而clog中的信息存放在缓冲区中，缓冲区满后或遇endl时向显示器输出。

缓冲区：

输出运算符 <<

运算对象：

两个，左侧的运算对象必须是一个ostream对象【用于输出，指定输出位置】，右侧的运算对象是要打印的值。

作用：

此运算符将给定的值写到给定的ostream对象中。输出运算符的计算结果就是其左侧运算对象。即，计算结果就是我们写入给定值的那个ostream对象。

使用多个输出运算符：

前一个运算符的结果就成为了后一个运算符的左侧运算对象

std::cout<<"Enter two numbers:"<

(std::cout<<"Enter two numbers:")<

链中每个运算符的左侧运算对象都是相同的，在该例中是std::cout

std::cout<<"Enter two numbers:";//字符串字面量常量

std::cout<//打印endl，这是一个操纵符的特殊值。写入endl的效果是结束当前行，并将与设备关联的缓冲区中的内容刷到设备中。缓冲刷新操作可以保证到目前为止程序所产生的所有输出都真正写入输出流中，而不是仅停留在内存中等待写入流。

输出格式化

在输出数据时，为简便起见，往往不指定输出的格式，由系统根据数据的类型采取默认的格式，但有时希望数据按指定的格式输出，如要求以十六进制或八进制形式 输出一个 整数，对输出的小数只保留两位小数等。有两种方法可以达到此目的。
1）使用控制符的方法；
2）使用流对象的有关成员函数。分别叙述如下。

使用控制符的方法

人们在输入输出时有一些特殊的要求，如在输出实数时规定字段宽度，只保留两位小数，数据向左或向右对齐等。C++提供了在输入输出流中使用的控制符(有的书中称为操纵符)
举例， 输出双精度数：
double a=123.456789012345; // 对a赋初值
1) cout<输出： 123.456
2) cout<输出： 123.456789
3) cout< 恢复默认格式(精度为6)
4) cout<< setiosflags(ios∷fixed); 输出： 123.456789
5) cout< 输出：123.45678901
6) cout< 输出： 1.234568e+02
7) cout<输出：1.2346e02
输出整数：

int b=123456; // 对b赋初值
1) cout< 输出： 123456
2) cout<输出： 1e240
3) cout<输出： 1E240
4) cout< 输出： 123456，123456
5) cout< 输出： **** 123456
6) cout<输出： +123456
如果在多个cout语句中使用相同的setw(n)，并使用se5osflags(ios::right)，可以实现各行数据右对齐，如果指定相同的精度，可以实现上下小数点对齐。
例如：各行小数点对齐。
int main()
{
double a=123.456,b=3.14159,c=-3214.67;
cout<
cout<
cout<
cout<
return 0;
}
输出如下：
123.46 (字段宽度为10，右对齐，取两位小数)
3.14
-3214.67
先统一设置定点形式输出、取两位小数、右对齐。这些设置对其后的输出均有效(除非重新设置)，而setw只对其后一个输出项有效，因此必须在输出a，b，c之前都要写setw(10)。

用流对象的成员函数控制的方法

除了可以用控制符来控制输出格式外，还可以通过调用流对象cout中用于控制输出格式的成员函数来控制输出格式。用于控制输出格式的常用的成员函数如下：

流成员函数seV和控制符se5osflags括号中的参数表示格式状态，它是通过格式标志来指定的。格式标志在类ios中被定义为枚举值。因此在引用这些格式标志时要在前面加上类名ios和域运算符“::”。格式标志见表13.5。

对程序的几点说明：

1) 成员函数width(n)和控制符setw(n)只对其后的第一个输出项有效。如：cout. width(6);
cout <<20 <<3.14<
输出结果为 203.14
在输出第一个输出项20时，域宽为6，因此在20前面有4个空格，在输出3.14时，width(6)已不起作用，此时按系统默认的域宽输出（按数据实际长度输出）。如果要求在输出数据时都按指定的同一域宽n输出，不能只调用一次width(n)， 而必须在输出每一项前都调用一次width(n)，上面的程序中就是这样做的。
2) 在表13.5中的输出格式状态分为5组，每一组中同时只能选用一种（例如dec、hex和oct中只能选一，它们是互相排斥的）。在用成员函数setf和 控制符se5osflags设置输出格式状态后，如果想改设置为同组的另一状态，应当调用成员函数unsetf（对应于成员函数self）或 rese5osflags（对应于控制符se5osflags），先终止原来设置的状态。然后再设置其他状态，大家可以从本程序中看到这点。程序在开 始虽然没有用成员函数self和控制符se5osflags设置用dec输出格式状态，但系统默认指定为dec，因此要改变为hex或oct，也应当先用unsetf 函数终止原来设置。如果删去程序中的第7行和第10行，虽然在第8行和第11行中用成员函数setf设置了hex和oct格式，由于未终止dec格式，因 此hex和oct的设置均不起作用，系统依然以十进制形式输出。

同理，程序倒数第8行的unsetf函数的调用也是不可缺少的。
3) 用setf函数设置格式状态时，可以包含两个或多个格式标志，由于这些格式标志在ios类中被定义为枚举值，每一个格式标志以一个二进位代表，因此可以用位或运算符“|”组合多个格式标志。如倒数第5、第6行可以用下面一行代替：

cout.setf(ios::internal | ios::showpos); //包含两个状态标志，用"|"组合
可以看到：对输出格式的控制，既可以用控制符(如例13.2)，也可以用cout流的有关成员函数(如例13.3)，二者的作用是相同的。控制符是在头文件 iomanip中定义的，因此用控制符时，必须包含iomanip头文件。cout流的成员函数是在头文件iostream 中定义的，因此只需包含头文件iostream，不必包含iomanip。许多程序人员感到使用控制符方便简单，可以在一个cout输出语句中连续使用多种控制符。

读取数量不定的输入数据

while(cin>>value)

从标准输入读取下一个数，保存在value中。输入运算符返回其左侧运算对象，该例中是cin。该循环条件实际上检测的是cin。当使用一个有效的istream对象作为条件时，其效果是检测流的状态。如果流是有效的，即流未遇到错误，检测成功。当遇到文件结束符，或遇到一个无效输入时，istream对象的状态会变为无效，会使条件变为假。

文件IO

文件流类和文件流对象

输入输出是以系统指定的标准设备（输入设备为键盘，输出设备为显示器）为对象的。在实际应用中，常以磁盘文件作为对象。即从磁盘文件读取数 据，将数据输出到磁盘文件。

和文件有关系的输入输出类主要在fstream.h这个头文件中被定义，在这个头文件中主要被定义了三个类，由这三个类控制对文件的各种输入输出操作,他们分别是ifstream、ofstream、fstream，其中fstream类是由iostream类 派生而来，他们之间的继承关系见下图所示。

由于文件设备并不像显示器屏幕与键盘那样是标准默认设备，所以它在 fstream.h头文件中是没有像cout那样预先定义的全局对象，所以我们必须自己 定义一个该类的对象。

ifstream类，它是从istream类派生的，用来支持从磁盘文件的输入。

ofstream类，它是从ostream类派生的，用来支持向磁盘文件的输出。

fstream类，它是从iostream类派生的，用来支持对磁盘文件的输入输出。

文件的打开与关闭

打开文件

所谓打开(open)文件是一种形象的说法，如同打开房门就可以进入房间活动一样。 打开文件是指在文件读写之前做必要的准备工作，包括：

1）为文件流对象和指定的磁盘文件建立关联，以便使文件流流向指定的磁盘文件。

2）指定文件的工作方式，如，该文件是作为输入文件还是输出文件，是ASCII文件还是二进制文件等。

以上工作可以通过两种不同的方法实现。

调用文件流的成员函数open

ofstream outfile; //定义ofstream类(输出文件流类)对象outfile

outfile.open("f1.dat",ios::out); //使文件流与f1.dat文件建立关联

第2行是调用输出文件流的成员函数open打开磁盘文件f1.dat，并指定它为输出文件，文件流对象ouVile将向磁盘文件f1.dat输出数据。ios::out是I/O模式的一种，表示以输出方式打开一个文件。或者简单地说，此时f1.dat是一个输出文件，接收从内存输出的数据。

调用成员函数open的一般形式为：

文件流对象.open(磁盘文件名, 输入输出方式);

磁盘文件名可以包括路径，如"c:\new\\f1.dat"，如缺省路径，则默认为当前目录下的文件。

在定义文件流对象时指定参数

在声明文件流类时定义了带参数的构造函数，其中包含了打开磁盘文件的功能。因此，可以在定义文件流对象时指定参数，调用文件流类的构造函数来实现打开文件的功能。如

ostream outfile("f1.dat",ios::out);//一般多用此形式，比较方便。作用与open函数相同。

输入输出方式是在ios类中定义的，它们是枚举常量，有多种选择，见表13.6。

几点说明

1) 新版本的I/O类库中不提供ios::nocreate和ios::noreplace。

2) 每一个打开的文件都有一个文件指针，该指针的初始位置由I/O方式指定，每次读写都从文件指针的当前位置开始。每读入一个字节，指针就后移一个字节。当文 件指针移到最后，就会遇到文件结束EOF（文件结束符也占一个字节，其值为-1)，此时流对象的成员函数eof的值为非0值(一般设为1)，表示文件结束了。

3) 可以用“位或”运算符“|”对输入输出方式进行组合，如表13.6中最后3行所示那样。还可以举出下面一些例子：

ios::in | ios:: noreplace //打开一个输入文件，若文件不存在则返回打开失败的信息

ios::app | ios::nocreate //打开一个输出文件，在文件尾接着写数据，若文件不存在，则返回打开失败的信息

ios::out l ios::noreplace //打开一个新文件作为输出文件，如果文件已存在则返回打开失败的信息

ios::in l ios::out I ios::binary //打开一个二进制文件，可读可写 但不能组合互相排斥的方式，

ios::nocreate l ios::noreplace。

4) 如果打开操作失败，open函数的返回值为0(假)，如果是用调用构造函数的 方式打开文件的，则流对象的值为0。可以据此测试打开是否成功。如

if(outfile.open("f1.bat", ios::app) ==0)

cout <<"open error";

或

if(!outfile.open("f1.bat", ios::app))

cout <<"open error";

关闭文件

在对已打开的磁盘文件的读写操作完成后，应关闭该文件。关闭文件用成员函数close。如

ouVile.close( ); //将输出文件流所关联的磁盘文件关闭

所谓关闭，实际上是解除该磁盘文件与文件流的关联，原来设置的工作方式也失效，这样，就不能再通过文件流对该文件进行输入或输出。此时可以将文件流与其他磁盘文件建立关联，通过文件流对新的文件进行输入或输出。如

ouVile.open("f2.dat",ios::app|ios::nocreate);

此时文件流ouVile与f2.dat建立关联，并指定了f2.dat的工作方式

C++对ASCII文件的读写操作

如果文件的每一个字节中均以ASCII代码形式存放数据,即一个字节存放一个字符,这个文件就是ASCII文件(或称字符文件)。程序可以从ASCII文件中读入若干个字符,也可以向它输出一些字符。

1) 用流插入运算符“<<”和流提取运算符“>>”输入输出标准类型的数据。“<<” 和“>>”都巳在iostream中被重载为能用于ostream和istream类对象的标准类型的 输入输出。由于ifstream和 ofstream分别是ostream和istream类的派生类；因此 它们从ostream和istream类继承了公用的重载函数，所以在对磁盘文件的操作中，可以通过文件流对象和流插入运算符“<<”及 流提取运算符“>>”实现对磁盘文件的读写，如同用cin、cout和<<、>>对标准设备进行读写一样。

2) 用文件流的put、get、geiline等成员函数进行字符的输入输出，：用C++流成员函数put输出单个字符、C++ get()函数读入一个字符和C++getline()函数读入一行字符。

C++对二进制文件的读写操作