🌈欢迎来到C++专栏~~IO流

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一. C语言的输入与输出

C语言中我们用到的最频繁的输入输出方式就是scanf ()与printf()

• scanf(): 从标准输入设备(键盘)读取数据，并将值存放在变量中
• printf(): 将指定的文字/字符串输出到标准输出设备(屏幕)

C语言借助了相应的缓冲区来进行输入与输出

对输入输出缓冲区的理解：

1. 可以屏蔽掉低级I/O的实现，低级I/O的实现依赖操作系统本身内核的实现，所以如果能够屏蔽这部分的差异，可以很容易写出可移植的程序。
2. 可以使用这部分的内容实现“行”读取的行为，对于计算机而言是没有“行”这个概念，有了这部分，就可以定义“行”的概念，然后解析缓冲区的内容，返回一个“行”

二. 流是什么

“流”即是流动的意思，是物质从一处向另一处流动的过程，是对一种有序连续且有方向性的数据的抽象描述。

C++流是指信息从外部输入设备（如键盘）向计算机内部（如内存）输入和从内存向外部输出设备（显示器）输出的过程。这种输入输出的过程被形象的比喻为“流”

流的特性：有序连续、具有方向性

三. C++IO流

C++系统实现了一个庞大的类库，其中ios为基类，其他类都是直接或间接派生自ios类

从上图可以看出，cout、cerr、clog都是由ostream类实例化出的三个不同的对象，因此这三个对象基本没什么区别，只是应用场景不同。

🐋C++标准IO流

C++标准库提供了4个全局流对象（cin、cout、cerr、clog）：

1. 使用cout进行标准输出，即数据从内存流向控制台（显示器）
2. 使用cin进行标准输入，即数据通过键盘输入到程序中
3. 使用cerr进行标准错误的输出
4. 使用clog进行日志的输出

注意：
1、在使用cin、cout时必须要包含iostream文件，并引入std标准命名空间。

#include <iostream> //包含iostream文件
using namespace std; //引入std标准命名空间
int main()
{int a = 0;cin >> a;cout << a << endl;return 0;
}

或者指定cout和cin所属的命名空间

#include <iostream> //包含iostream文件
int main()
{int a = 0;std::cin >> a; //使用时指定所属命名空间std::cout << a << std::endl; //使用时指定所属命名空间return 0;
}

2、cin为缓冲流。键盘输入的数据保存在缓冲区中，当要提取时，是从缓冲区中提取。如果一次输入过多，则多余的数据会留在缓冲区以供之后提取，如果输入错了，必须在回车之前进行修改，回车键按下就无法进行修改了，只有把输入缓冲区中的数据取完后，才会要求输入新的数据

例如，对于以下代码，若在第一次输入时便以空格为分隔输入了两个数据，则在下一次需要提取数据的时候就直接从缓冲区进行提取

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{int a = 0, b = 0;cin >> a; //输入：10 20cout << a << endl;cin >> b; //直接从输入缓冲区提取cout << b << endl;return 0;
}

3、 输入的数据类型必须与要提取的数据类型一致，否则出错。出错只是在流的状态字state中对应位置位（置1），程序继续

4、空格和回车都可以作为数据之间的分隔符，所以多个数据可以在一行输入，也可以分行输入。但如果是字符型和字符串，则空格无法用cin输入，字符串中也不能有空格，回车符也无法读入。
例如，我们使用cin无法将含空格的字符串"hello world"输入到string对象中。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{string s;cin >> s;          //输入："hello world"cout << s << endl; //输出："hello"return 0;
}

对于含有空格的字符串，我们需要使用getline函数进行读取，因为getline函数只有遇到’\\n’才会停止读取。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{string s;getline(cin, s);   //输入："hello world"cout << s << endl; //输出："hello world"return 0;
}

5、cin和cout可以直接输入和输出内置类型的数据。因为标准库已经将所有内置类型的输入和输出进行了重载。

>>的运算符的重载：

<<的运算符的重载：

6、对于自定义类型，如果要支持cin和cout的标准输入输出，则需要对<<和>>进行重载。
例如，对于下面简单实现的日期类，在对<<和>>进行重载后就能够支持cin和cout的输入输出了。

#include <iostream>
using namespace std;
class Date
{friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
public:Date(int year = 2021, int month = 1, int day = 1):_year(year), _month(month), _day(day){}
private:int _year;int _month;int _day;
};
//对>>进行重载
istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{in >> d._year >> d._month >> d._day;return in;
}
//对<<进行重载
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{out << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;return out;
}int main()
{Date d;cin >> d;          //输入：2021 9 20cout << d << endl; //输出：2021-9-20return 0;
}

7、输入多个值，默认就是用空格或者换行分割的

int year, month, day;
cin >> year >> month >> day;
scanf("%d%d%d", &year, &month, &day);
//scanf("%d %d %d", &year, &month, &day);//不需要去加空格

如果输入的数值严格是20221128，可以用substr()，进行断句

	//20230219string str;cin >> str;year = stoi(str.substr(0, 4));month = stoi(str.substr(4, 2));day = stoi(str.substr(6, 2));

8、在线OJ中的输入和输出

某些在线OJ题目是有多组测试用例对我们编写的代码进行测试的，对于这种题目，C语言通常采用的解决方式如下：

while (scanf("%d", &a) != EOF)
{//...
}

而在C++当中，我们一般采用的解决方式如下：

while (cin >> a)
{//...
}

C++中是运用了operator bool

✨C++文件IO流

C++根据文件内容的数据格式将文件分为二进制文件和文本文件，采用文件流对象操作文件的一般步骤如下：
1、定义一个文件流对象。
操作文件的类有以下三个：

2、文件常见的打开方式如下：

3、对文件进行提取和插入操作的常用成员函数：

3、关闭文件

⚡以二进制的形式操作文件

二进制的读写：在内存中如何存储，就如何写到磁盘文件中
优点：快
缺点：写出去的内容看不见

🌈以二进制的形式对文件进行写入操作：

//配置文件
struct ServerInfo
{char _address[32]; //ipint _port;         //端口
};//配置管理器
struct ConfigManager
{
public:ConfigManager(const char* filename = "test.txt"):_filename(filename){}//写void WriteBin(const ServerInfo& info){ofstream ofs(_filename, ios_base::out | ios_base::binary);ofs.write((char*)&info, sizeof(info));}//读void ReadBin(ServerInfo& info){ifstream ifs(_filename, ios_base::in | ios_base::binary);ifs.read((char*)&info, sizeof(info));}private:string _filename; // 配置文件
};int main()
{//二进制写ServerInfo winfo = { "192.0.0.1", 12138 };ConfigManager cm;cm.WriteBin(winfo);//二进制读ServerInfo rinfo;ConfigManager cm;cm.ReadBin(rinfo);cout << rinfo._address << endl;cout << rinfo._port << endl;
}

此处要注意：

struct ServerInfo
{//char _address[32]; //ipstring _address; //此处用string会更好int _port;         //端口
};

但会引发一个问题：打印出来的是乱码
其原因是：数据存在堆中，地址会更改

所以二进制读写的时候不适合用string，更多用的是数组来解决

文本读写就不限制，二者都可以用

⚡以文本的形式操作文件

文本读写：对象数据序列化字符串写出来，堵回来也是：字符串反序列化转成对象数据

优点：可以看得见写出去的是什么
缺点：存在一个转换的过程

//文本写
void WriteText(const ServerInfo& info)
{//c_str() : 将C++的string转化为C的字符串数组，c_str()生成一个const char *指针，指向字符串的首地址ofstream ofs(_filename, ios_base::out);ofs.write(info._address.c_str(), info._address.size());ofs.put('\\n');const string str = to_string(info._port);ofs.write(str.c_str(),str.size());
}//文本读
void ReadText(ServerInfo& info)
{ifstream ifs(_filename, ios_base::in | ios_base::binary);char buff[128];ifs.getline(buff, 128);info._address = buff;ifs.getline(buff, 128);info._port = stoi(buff);
}
int main()
{//文本写ServerInfo winfo = { "192.0.0.1", 111111};ConfigManager cm;cm.WriteText(winfo);//文本读ServerInfo rinfo;ConfigManager cm;cm.ReadText(rinfo);cout << rinfo._address << endl;cout << rinfo._port << endl;
}

⚡使用>>和<<对文件进行操作

使用>>和<<运算符对文件进行读写操作，会变得很简单，也很形象
如果自定义类型也支持流插入、提取的重载

//对文件进行写入操作
void WriteTest(const ServerInfo& info)
{ofstream ofs(_filename, ios_base::out);ofs << info._address <<endl;ofs << info._port <<endl;ods << info._Date <<endl;//还可以直接流入自定义类
}

对文件的读取：

//对文件进行读取操作
void ReadFile()
{ifstream ifs("data.txt"); //定义文件流对象，并打开文件char data[100];ifs >> data; //文件数据“流入”字符串dataifs.close(); //关闭文件
}

四. stringstream的简单介绍

在C语言中，我们若是想要将一个整型变量的数据转化为字符串格式，有以下两种方法：

1. 使用itoa函数进行转化

int a = 10;
char arr[10];
itoa(a, arr, 10); //将整型的a转化为十进制字符数字存储在字符串arr当中

2. 使用sprintf函数进行转化

int a = 10;
char arr[10];
sprintf(arr, "%d", a); //将整型的a转化为字符串格式存储在字符串arr当中

虽然itoa函数和sprintf函数都能完成转化，但是在两个函数在转化时，都需要先给出保存结果的空间，而空间的大小是不太好界定的，除此之外，转化格式不匹配时，可能还会得到错误的结果甚至程序崩溃。

在C++中，我们可以使用stringstream类对象来避开此问题。在程序当中如果想要使用stringstream，必须要包含头文件sstream。在该头文件下，有三个类：

此处重点讲解：序列化和反序列化结构数据

struct ChatInfo
{string _name; // 名字int _id;      // id
};int main()
{// 结构信息序列化为字符串ChatInfo winfo = { "张三", 135246};ostringstream oss;oss << winfo._id << endl;oss << winfo._name << endl;string str = oss.str();cout << str << endl;//网络传输str  ~//反系列化ChatInfo rInfo;istringstream iss(str);iss >> rInfo._id;iss >> rInfo._name;cout << "-------------------------------------------------------"<< endl;cout << "姓名：" << rInfo._name << "(" << rInfo._id << ") "<< endl;cout << "-------------------------------------------------------"<< endl;return 0;
}

📢写在最后