GCC 输入输出流

GCC 使用的C++库：libstdc++

libstdc++ 源代码包含在 GCC 的源代码中，即 libstdc++-v3 目录中的代码

头文件：<iosfwd>

template<typename _CharT, typename _Traits = char_traits<_CharT> >
class basic_istream;
     
template<typename _CharT, typename _Traits = char_traits<_CharT> >
class basic_ostream;
     
template<typename _CharT, typename _Traits = char_traits<_CharT> >
class basic_iostream;
     
typedef basic_istream<char> istream;
typedef basic_ostream<char> ostream;
typedef basic_iostream<char> iostream;

头文件：<iostream>

对输入输出流的定义：

extern istream cin;       /// Linked to standard input
extern ostream cout;/// Linked to standard output
extern ostream cerr;/// Linked to standard error (unbuffered)
extern ostream clog;/// Linked to standard error (buffered)
    
//extern 说明定义代码在 cpp 文件中
    
// For construction of filebuffers for cout, cin, cerr, clog 
// ios_base::Init 类负责初始化输入输出流
static ios_base::Init __ioinit;

代码文件：<globals_io.cc>

在这里定义了足够大的内存：

typedef char fake_istream[sizeof(istream)];
typedef char fake_ostream[sizeof(ostream)];
fake_istream cin;
fake_ostream cout;
fake_ostream cerr;
fake_ostream clog;
     
typedef char fake_stdiobuf[sizeof(stdio_sync_filebuf<char>)];
fake_stdiobuf buf_cout_sync;
fake_stdiobuf buf_cin_sync;
fake_stdiobuf buf_cerr_sync;
     
typedef char fake_filebuf[sizeof(stdio_filebuf<char>)];
fake_filebuf buf_cout;
fake_filebuf buf_cin;
fake_filebuf buf_cerr;

代码文件：<ios_init.cc>

这里完成输入输出流的初始化：

ios_base::Init::Init()
{
        new (&buf_cout_sync) stdio_sync_filebuf<char>(stdout);
        new (&buf_cin_sync) stdio_sync_filebuf<char>(stdin);
        new (&buf_cerr_sync) stdio_sync_filebuf<char>(stderr);
      
        // The standard streams are constructed once only and never destroyed.
        new (&cout) ostream(&buf_cout_sync);
        new (&cin) istream(&buf_cin_sync);
        new (&cerr) ostream(&buf_cerr_sync);
        new (&clog) ostream(&buf_cerr_sync);
      
        cin.tie(&cout);
        cerr.setf(ios_base::unitbuf);
        cerr.tie(&cout);
}
      
ios_base::Init::~Init()
{
    cout.flush();
    cerr.flush();
    clog.flush();
}
   
//该函数负责改变输入输出的工作方式
bool ios_base::sync_with_stdio(bool sync)
{
    new (&buf_cout) stdio_filebuf<char>(stdout, ios_base::out);
    new (&buf_cin) stdio_filebuf<char>(stdin, ios_base::in);
    new (&buf_cerr) stdio_filebuf<char>(stderr, ios_base::out);
    cout.rdbuf(&buf_cout);
    cin.rdbuf(&buf_cin);
    cerr.rdbuf(&buf_cerr);
    clog.rdbuf(&buf_cerr);
}

输入输出流的两种工作方式：

1、普通的工作方式，头文件：<stdio_sync_filebuf.h>

template<typename CharT, typename Traits = std::char_traits<CharT> > class stdio_sync_filebuf : public std::basic_streambuf<CharT, Traits>

2、和 fstream 一样的工作方式，头文件：<stdio_filebuf.h>

template<typename CharT, typename _Traits = std::char_traits<CharT> >
class stdio_filebuf : public std::basic_filebuf<CharT, Traits>

fstream 的流用到了一个本地化facet：codecvt，用于字符的转换

输入输出流的实际工作代码在 streambuf 以及子类中

streambuf 有如下 protected 虚函数：

本地化函数:  imbue

Buffer management and positioning:  setbuf、seekoff、seekpos、sync

输入函数 (get):  showmanyc、xsgetn、underflow、uflow、pbackfail

输出函数 (put):  xsputn、overflow