C++输入和输出：控制台I/O（键盘和屏幕）及文件I/O详细笔记

输入和输出概述

多数计算机语言的输入和输出是以语言本身为基础实现的，C和C++都没有将输入和输出建立在语言中，他们的关键字不包括I/O有关的内容。那么问题来了，他们是如何实现输入和输出的呢？
C语言：通过自带的标准函数库又称作标准输入输出软件包来实现（包含在头文件stdio.h中）。
C++语言：通过自带的标准类库来实现（包含在头文件iostream和fstream中）。

1、CPP输入输出的管理：

（1）数据的传递
流 ：CPP将输入输出数据的传输看作是字节流，通过建立输入、输出流类库，使用流对象完成数据传递，类可以把流看成是水管（或者说里面的水更形象）。流与程序和文件相关联，从流对象中取数据称为提取，向流对象中放数据称为插入。
数据的来源位置有：文件、程序、键盘（也是文件）。
数据的去向位置有：文件、程序、显示器和打印机（也是文件）。
《图示》

Tips： 实际上，文件输出流对象 一端连接内存程序，另一端只用到与文件关联，如果需要与显示器关联则使用cout,需要与本程序其他变量关联，直接赋值就可以。关联方法Open(“参数”)的参数目前只知道是文件名字。文件输入流一端关联程序，另一端同上也只是用到文件。
数据在来源位置和去向位置间的传输需要借助流来完成，流是传输的桥梁。输入（输出类似）的管理都包括两个过程：1-将流（看成是水管）的一端与内存程序连接。2-将流的另一端与文件（磁盘文件或键盘）或其他程序连接。CPP程序仅检查字节流，不关心其来去向，因此可以使用相同的方式方法处理来自文件或者键盘的数据。
（2）数据的缓冲
缓冲的目的：匹配不同的信息传输速率，提高效率
程序每次只能处理一个字节的信息，而磁盘通常以512或更多的块为单位传输信息，所以数据传递时，通常是在内存开辟一段缓冲区，从磁盘向缓冲区传输较多数据，程序再逐一和缓冲区之间进行传输。这样不仅解决了传输速率不一致的问题，更提高了传输效率，因为程序每次从外部磁盘读取数据会有较多的硬件活动，开销较大。

2、流类库

管理流和缓冲区比较复杂，CPP的流类库包含了一些专门实现、管理流和缓冲区的类，这样很多实现不需要使用者处理，简化流对象的使用。流类库中部分类间继承关系如下图：
Istream、ostream、iostream是标准输入输出设备有关的输入流类，输出流类和输入输出流类，Ifstream、ofstream、fstream类是文件有关的流类，图中箭头表示向下派生，iostream类继承了istream和ostream的类方法，fstream又继承了iostream类方法，且同时包含了ifstream和ofstream中的函数方法。因此，头文件中只需要#intclude,或者#include即可，同时注意，文件流对象可以使用标准IO流对象的输入输出方法。
以下是部分类的功能：
Streambuf类：为缓冲区提供内存，提供用于填充缓冲区、访问缓冲区、刷新缓冲区和管理缓冲区内存的类方法。Tips；建立流对象时自动创建缓冲区并与流关联起来，不需要我们处理。
Ios_base类:表示流的一般特征，包括是否可以读是二进制还是文本流等。
Ios类:基于ios_base类，其中包括一个指向streambuf对象的指针成员。

3、流对象的建立和使用及输入输出的实现

要实现数据在内存和文件之间流动，（1）首先要建立流对象这个桥梁，（2）再将流对象的“两端”分别与文件和程序关联起来，（3）随后便可以使用流对象对应的类成员函数（包括哪些呢，后文介绍）进行数据处理了。
使用标准输入和输出不需步骤（1）和步骤（2），程序include后将自动创建8个流对象cin、cout、cerr、clog（4个用于窄字符流，4个用于宽字符流）。Cin的数据来源位置自动与键盘关联，去向位置就是程序。Cout的数据去向位置自动和显示器关联，来源位置与程序关联。
使用文件输入输出时，步骤（1）-（3）都需要我们自己来完成，不够步骤（1）和步骤（2）可以分别完成也可以合并成一步来完成。（文件通常是存储在某种设备磁带、光盘、软盘、硬盘上的一些列字节）具体见如下程序示例：

#include
#include
using namespace std;
int main()
{
   
	char c;
	int testi