C++ STL——输入输出流

目录

• 一 缓冲区
• 二 标准输入流cin
• 三 标准输出流cout
• 四 文件输入输出

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注：内容来自某培训课程，不一定完全正确！

一 缓冲区

（1）标准输入：从键盘输入数据到程序（input）

（2）标准输出：程序数据输出到显示器（output）

（3）标准输入 + 标准输出 = 标准I/O

（4）文件I/O = 文件的输入和输出

缓冲区是位于内存当中的一小块内存用于缓冲输入（输入缓冲区）内容或者输出（输出缓冲区）内容。

二 标准输入流cin

标准输入流cin的成员方法有：

方法	描述
cin.get()	返回缓冲区的第一个字符
cin.get(ch)	返回缓冲区的第一个字符并存入char类型变量ch中
cin.get(buf, 256)	从缓冲区中读取一个字符串存入buf中
cin.getline(buf, 256)	从缓冲区中读取一行数据（不包括换行符）
cin.ignore()	忽略当前的字符
cin.peek()	偷瞄一眼（返回）缓冲区的第一个字符，不将该字符从缓冲区取走
cin.putback()	将字符重新放入缓冲区首部

下面是一个有关cin的应用案例。

// cin
void Test1()
{
	// 从缓冲区中一次读取一个字符，然后输出
	char ch1;
	while ((ch1 = cin.get()) != EOF)
	{
		cout << ch1 << endl;
	}

	char ch2;
	cin.get(ch2);			// 读取一个字符

	char buf[1024];
	cin.get(buf, 1024);		// 从缓冲区读取一个字符串，存入buf中

	cin.getline(buf, 1024);	// 读取一行数据（不包括换行符）

	cin.ignore();			// 忽略一个字符
	cin.ignore(2);			// 忽略两个字符
	cin.ignore(10, '\n');	// 忽略前10个字符，直到遇到'\n'

	cin.peek();				// 偷瞄一眼（返回）缓冲区的第一个字符，不将该字符从缓冲区开头取走！
	
	// 从缓冲区取走一个字符然后将其重新放入缓冲区首部
	char ch = cin.get();
	cin.putback(ch);
}

三 标准输出流cout

标准输出流cout的成员方法有：

方法	描述
cout.flush()	刷新缓冲区
cout.put()	向缓冲区写字符
cout.write()	二进制流的输出
cout.width()	输出格式控制符
cout.fill()	设定填充符号
cout.setf(flag)	设置标志

下面是一个cout的应用实例。

// cout
void Test2()
{
	cout << "Hello World!";		// 不会立马输出，而是将"Hello World!"送入输出缓冲区
	cout.flush();				// 刷新缓冲区，"Hello World!"才会显示在屏幕上

	// 往缓冲区插入字符
	cout.put('I').put(' ').put('L').put('O').put('V').put('E');
	cout << endl;

	// 二进制流输出
	cout.write("I LOVE CHINA", strlen("I LOVE CHINA"));
	cout << endl;

	// 格式化输出
	int number = 10;
	cout << "十进制：" << number << endl;
	cout.unsetf(ios::dec);		// 卸载默认的十进制输出方式
	cout.setf(ios::oct);		// 设置为八进制输出方式
	cout.setf(ios::showbase);	// 显示八进制前导0
	cout << "八进制：" << number << endl;
	cout.unsetf(ios::oct);		// 卸载八进制输出方式
	cout.setf(ios::hex);		// 设置为十六进制输出方式
	cout << "十六进制：" << number << endl;

	// 设定显示位宽
	cout.width(10);				// 10位的显示位宽
	cout.fill('*');				// 其余部分用*填充
	cout.setf(ios::left);		// 左对齐
	cout << number << endl;

	// 以上是通过成员方法实现输出控制的
	// 下面通过输出控制符来进行输出控制
	// 需要引入头文件iomapip
	cout << hex							// 十六进制输出
		<< setiosflags(ios::showbase)	// 显示十六进制前导0x
		<< setw(10)						// 设定位宽为10
		<< setfill('~')					// 其余部分用~填充
		<< setiosflags(ios::left)		// 左对齐
		<< number
		<< endl;

}

四 文件输入输出

文件输入流ifstream
文件输出流ofstream
文件输入输出流fstream
文件的打开方式
文件流的状态
文件流的定位：文件指针（输入指针，输出指针）
文本文件和二进制文件

文件流和文件流对象
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，它们分别是ifstream，ofstream和fstream。其中fstream类是由iostream类派生而来，它们之间的继承关系如下。

graph TD; istream-->ifstream; istream-->iostream; ostream-->ofstream; ostream-->iostream; iostream-->fstream;

由于文件设备并不像显示器屏幕和键盘一样是标准默认设备，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。

下面是一个文本文件读写的应用案例。

// 文本文件读写
void TestText()
{
	char *source = "C:\\src.txt";
	char *destination = "C:\\dst.txt";

	// 以只读方式打开文件 
	ifstream is(source, ios::in);
	if (!is)
	{
		cerr << "打开文件失败！" << endl;
		return;
	}

	// 等价写法
	// ifstream ism;
	// ism.open(source, ios::in);

	// 开始读文件
	// char ch;
	// while (is.get(ch))
	// {
	//  	cout << ch;
	// }
	// cout << endl;

	// 文件关闭
	// is.close();

	// 以追加写入的方式打开文件，ios::app表示append追加
	ofstream os(destination, ios::out | ios::app);
	if (!os)
	{
		cerr << "打开文件失败！" << endl;
		return;
	}

	// 从source读取往destination写入
	char ch;
	while (is.get(ch))
	{
		cout << ch;
		os.put(ch);
	}
	cout << endl;

	// 关闭文件
	is.close();
	os.close();
}

下面是一个使用二进制文件读写进行对象序列化的案例。

// Person类
class Person
{
public:
	Person() = default;
	Person(int age, int id) : age(age), id(id) {}
	void Show()
	{
		cout << "age = " << age << endl;
		cout << "id = " << id << endl;
	}

private:
	int age;
	int id;
};

// 二进制文件读写
void TestBinary()
{
	// Windows下的每行结束标志是\r\n，而Linux下每行结束标志就是\n
	// 所以在Linux下，用文本模式或者二进制模式去读文本文件没有任何区别
	// 但Windows下却存在着不小的差别，具体如下：
	// 如果你用文本模式读取文本文件，则Windows会将\r\n转换成\n
	// 如果你用文本模式写入文本文件，则Windows会将\n转换成\r\n
	// 如果你用二进制模式读写文件，则不存在转换，如论读写都保留\r\n

	// 将p1，p2写入文件里
	Person p1(10, 1001);
	Person p2(11, 1002);

	char *destination = "C:\\dst.txt";
	// 以二进制方式ios::binary打开文件
	ofstream os(destination, ios::out | ios::binary);
	if (!os)
	{
		cerr << "打开文件失败！" << endl;
		return;
	}
	// 以二进制方式写文件
	os.write((char *)&p1, sizeof(p1));
	os.write((char *)&p2, sizeof(p2));
	// 关闭文件
	os.close();

	// 读取二进制文件
	ifstream is(destination, ios::in | ios::binary);
	if (!is)
	{
		cerr << "打开文件失败！" << endl;
		return;
	}
	Person p;
	is.read((char *)&p, sizeof(Person));
	p.Show();
	is.read((char *)&p, sizeof(Person));
	p.Show();

	// 关闭文件
	is.close();
}