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)，注意宽度输出和精度输出控制。
C语言借助了相应的缓冲区来进行输入与输出，如下图所示：
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具有方向性的数据（其单位可以是bit,byte,packet）的抽象描述。
C++的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”。
它的特性是：有序连续、具有方向性
为了实现这种流动，C++定义了I/O标准类库，当中的每个类都称为流/流类，用以完成某方面的功能。
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。
C++的isream，ostream，都是不能拷贝的！
1、C++标准IO流
C++标准库提供了4个全局流对象cin、cout、cerr、clog，在使用时候必须要包含文件并引入std标准命名空间。
- 使用
cout进行标准输出，即数据从内存流向控制台(显示器)。 - 使用
cin进行标准输入即数据通过键盘输入到程序中。 cerr用来进行标准错误的输出，clog进行日志的输出。
从上图可以看出，cout、cerr、clog是ostream类的三个不同的对象，因此这三个对象现在基本没有区别，只是应用场景不同。
注意：
cin为缓冲流。键盘输入的数据保存在缓冲区中，当要提取时，是从缓冲区中拿。如果一次输入过多，会留在那儿慢慢用，如果输入错了，必须在回车之前修改，如果回车键按下就无法挽回了。只有把输入缓冲区中的数据取完后，才要求输入新的数据。- 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中对应位置比特位（置1），程序继续运行。 - 空格和回车都可以作为数据之间的分格符，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（ASCII码为32）无法用cin输入，字符串中也不能有空格。回车符也无法读入。
cin和cout可以直接输入和输出内置类型数据，原因：标准库已经将所有内置类型的输入和输出全部重载了
流插入>>
流插入<<
- 对于自定义类型，如果要支持cin和cout的标准输入输出，需要对
<<和>>进行重载。 istream类型对象可以转换为逻辑条件判断值。
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语言的处理方式我们很容易理解，但是cin的返回值是一个istream对象，正常情况下istream对象是没有办法转换为bool类型的，为什么我们还能通过这种方法进行循环读取呢？
在C++中，operator TypeName()语法用来将对象转换为指定的TypeName类型，当这里TypeName为bool时，就可以直接在条件判断式里面直接用该对象。
class Foo { public: operator bool() const { return true; } }; int main() { Foo foo; if (foo) { std::cout << "true" << std::endl; } // 隐式类型转化 bool flag = foo; // 隐式类型转化，不会报错，除非定义是这样的 // explicit operator bool() const // 或者书写时是显示类型转换 // bool flag = (bool)foo; // bool flag = static_cast<bool>(foo); return 0; }
所以对于istream类其内部都有这样的一个函数：
2、C++文件IO流
C++根据文件内容的数据格式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：
- 定义一个文件流对象
操作文件的类有以下三个
| 类 | 对应操作场景 |
| ofstream | 只写 |
| ifstream | 只读 |
| fstream | 读+写 |
- 使用文件流对象的成员函数打开一个磁盘文件，使得文件流对象和磁盘文件之间建立联系。
文件常见的打开方式如下：
| 打开方式 | 功能 |
| in | 以读的方式打开文件 |
| out | 以写的方式打开文件 |
| binary | 以二进制方式对文件进行操作 |
| ate | 输出位置从文件的末尾开始 |
| app | 以追加的方式对文件进行写入 |
| trunc | 先将文件内容清空再打开文件 |
想要将它们组合起来使用在传递参数时可以使用|进行传递，（其底层与比特位有关）。
- 对文件进行读写操作，或使用成员函数进行读写
对文件进行提取和插入操作的常用成员函数：
| 成员函数 | 功能 |
| put | 插入一个字符到文件 |
| write | 插入一段字符到文件 |
| get | 从文件提取字符 |
| read | 从文件提取多个字符 |
| tellg | 获取当前字符在文件当中的位置 |
| seekg | 设置对文件进行操作的位置 |
| flush | 刷新缓冲区 |
| >>运算符重载 | 将数据形象地以“流”的形式进行输入 |
| <<运算符重载 | 将数据形象地以“流”的形式进行输出 |
- 关闭文件，当然
ofstream的析构函数也会将打开的文件会自动关闭。
下面演示两种文件读写方式，
二进制读写
#include <iostream> #include<fstream> using namespace std; // 日期类 class Date { friend ostream& operator << (ostream& out, const Date& d); friend istream& operator >> (istream& in, Date& d); public: Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1) :_year(year) , _month(month) , _day(day) {} private: int _year; int _month; int _day; }; // 对流插入进行重载 istream& operator >> (istream& in, Date& d) { in >> d._year >> d._month >> d._day; return in; } ostream& operator << (ostream& out, const Date& d) { out << d._year << " " << d._month << " " << d._day; return out; } struct ServerInfo { char _address[32]; int _port; Date _date; }; struct ConfigManager { public: ConfigManager(const char* filename) :_filename(filename) {} void WriteBin(const ServerInfo& si) { ofstream ofs(_filename, ofstream::out | ofstream::binary); // 二进制写write ofs.write(reinterpret_cast<const char*>(&si), sizeof(si)); } void ReadBin(ServerInfo& si) { ifstream ifs(_filename, ofstream::in | ofstream::binary); // 二进制读read ifs.read(reinterpret_cast<char*>(&si), sizeof(si)); } private: string _filename; }; int main() { ServerInfo winfo = { "192.0.0.1", 80, { 2022, 4, 10 } }; // 写入 ConfigManager cm("test.txt"); cm.WriteBin(winfo); //读取 ServerInfo rinfo; cm.ReadBin(rinfo); cout << rinfo._address << endl; cout << rinfo._port << endl; cout << rinfo._date << endl; return 0; }
此外二进制读写，对于字符串必须使用char数组，不能使用string，文本读写可以使用string
文本读写
.... struct ConfigManager { public: ConfigManager(const char* filename) :_filename(filename) {} void WriteText(const ServerInfo& si) { ofstream ofs(_filename); // 文本写 ofs << si._address << " "; ofs << si._port << " "; ofs << si._date << " "; } void ReadText(ServerInfo& si) { ifstream ifs(_filename); // 文本读 ifs >> si._address >> si._port >> si._date; } private: string _filename; }; int main() { ServerInfo winfo = { "192.0.0.1", 80, { 2022, 4, 10 } }; // 写入 ConfigManager cm("test.txt"); cm.WriteText(winfo); //读取 ServerInfo rinfo; cm.ReadText(rinfo); cout << rinfo._address << endl; cout << rinfo._port << endl; cout << rinfo._date << endl; return 0; }
这里的Date在文件中也能使用>><<是因为继承体系！
3、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，可以使用stringstream类对象来避开此问题。
在程序中如果想要使用stringstream，必须要包含头文件。在该头文件下，标准库三个类：istringstream、ostringstream 和 stringstream，分别用来进行流的输入、输出和输入输出操作。
stringstream主要可以用来：
- 将数值类型数据格式化为字符串
int main() { stringstream ssm; double d = 10.21; string s; ssm << d; ssm >> s; cout << s << endl; // 注意多次转换时，必须使用clear将上次转换状态清空掉 // stringstreams在转换结尾时(即最后一个转换后),会将其内部状态设置为badbit // 因此下一次转换是必须调用clear()将状态重置为goodbit才可以转换 // 但是clear()不会将stringstreams底层字符串清空掉 // s.str("");将stringstream底层管理string对象设置成"", // 否则多次转换时，会将结果全部累积在底层string对象中 ssm.clear(); int a = 1234; ssm << a; ssm >> s; cout << s << endl; // str()方法：返回stringsteam中管理的string类型 cout << ssm.str() << endl; return 0; }
- 字符串拼接
int main() { stringstream sstream; // 将多个字符串放入 sstream 中 sstream << "first" << " " << "string,"; sstream << " second string"; cout << "strResult is: " << sstream.str() << endl; // 清空 sstream sstream.str(""); sstream << "third string"; cout << "After clear, strResult is: " << sstream.str() << endl; return 0; }
- 序列化和反序列化结构数据
struct ChatInfo { string _name; // 名字 int _id; // id Date _date; // 时间 string _msg; // 聊天信息 }; int main() { // 结构信息序列化为字符串 ChatInfo winfo = { "张三", 135246, { 2022, 4, 10 }, "看电影"}; stringstream oss; oss << winfo._name << " " << winfo._id << " " << winfo._date << " "<< winfo._msg; string str = oss.str(); cout << str << endl << endl; // 我们通过网络这个字符串发送给对象，实际开发中，信息相对更复杂， // 一般会选用Json、xml等方式进行更好的支持 // 字符串解析成结构信息 ChatInfo rInfo; //istringstream iss(str); oss >> rInfo._name >> rInfo._id >> rInfo._date >> rInfo._msg; cout << "-------------------------------------------------------" << endl; cout << "姓名：" << rInfo._name << "(" << rInfo._id << ") "; cout << rInfo._date << endl; cout << rInfo._name << ":>" << rInfo._msg << endl; cout << "-------------------------------------------------------" << endl; return 0; }
注意：
stringstream实际是在其底层维护了一个string类型的对象用来保存结果。- 多次数据类型转化时，一定要用
clear()来清空，才能正确转化，但clear()不会将stringstream底层的string对象清空。 - 可以使用
s. str("")方法将底层string对象设置为""空字符串。 - 可以使用
s.str()将让stringstream返回其底层的string对象。 - stringstream使用
string类对象代替字符数组，可以避免缓冲区溢出的危险，而且其会对参数类型进行推演，不需要格式化控制，也不会出现格式化失败的风险，因此使用更方便，更安全。
