C++IO流
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零、前言
本章将学习和掌握C++的IO流的知识以及与C语言IO流做一个对比
一、C语言的输入输出
- 概念:
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
- 示图:
- 对输入输出缓冲区的理解:
可以屏蔽掉低级IO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
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”
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二、什么是流
- 概念:
“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++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”
- 特性:
有序连续**、**具有方向性
注:为了实现这种流动,C++定义了I/O标准类库,这些每个类都称为流/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
- 示图:
四、C++标准IO流
- 标准IO流对象:
C++标准库提供了4个全局流对象cin、cout、cerr、clog
注:在使用时候必须要包含文件并引入std标准命名空间
- 介绍:
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
使用cerr用来进行标准错误的输出
使用clog进行日志的输
- 建议:
C++尽量去用cin和cout,能用它就用他(便捷,不易出错)
用cout和cin不方便的地方,再去用scanf和printf(如对于输出格式有特别需求的)
- 注意:
cout、cerr、clog是ostream类的三个不同的对象,但是基本没有区别,只是应用场景不同
cin为缓冲流
- 解释:
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中对应位置位
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
- 注意:
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
如果需要只以\n作为结束符,可以使用getline
\4. 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
注: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
- 循环输入
- 示例:
// 单个元素循环输入
while(cin>>a)
{
// ...
}
// 多个元素循环输入
while(c>>a>>b>>c)
{
// ...
}
// 整行接收
while(cin>>str)
{
// ...
}
注:我们知道cin的返回值是输入流,这里可以作为条件判断的原因是,C++重载了operator bool(),要进行布尔判断时,会自动调用该函数进行返回值强制类型转化,再判断是否继续执行
除此之外,自定义类型也可以直接做条件逻辑判断
- 示例:
// evaluating a stream
#include <iostream> // std::cerr
#include <fstream> // std::ifstream
int main () {
std::ifstream is;
is.open ("test.txt");
if (is) {
// read file
}
else {
std::cerr << "Error opening 'test.txt'\n";
}
return 0;
}
注:operator bool () 提供一个本类型到bool的隐式转换,不允许使用参数(这样的重载是一个特例,与operator new类似)
五、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
ifstream ifile(只输入用)
ofstream ofile(只输出用)
fstream iofile(既输入又输出用)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
使用提取和插入运算符对文件进行读写操作,或使用成员函数进行读写
关闭文件
- 示例:
#include<iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
// 使用文件IO流用文本及二进制方式演示读写配置文件
struct ServerInfo
{
char _ip[32]; // ip
int _port; // 端口
};
struct ConfigManager
{
public:
ConfigManager(const char* configfile = "cfserver.config")
:_configfile(configfile)
{}
void WriteBin(const ServerInfo& info)
{
// 这里注意使用二进制方式打开写
ofstream ofs(_configfile, ifstream::out | ifstream::binary);
ofs.write((const char*)&info, sizeof(ServerInfo));
ofs.close();
}
void ReadBin(ServerInfo& info)
{
// 这里注意使用二进制方式打开读
ifstream ifs(_configfile, ifstream::in | ifstream::binary);
ifs.read((char*)&info, sizeof(ServerInfo));
ifs.close();
}
void WriteText(const ServerInfo& info)
{
// 这里会发现IO流写整形比C语言那套就简单多了,
// C 语言得先把整形itoa再写
ofstream ofs(_configfile);
ofs << info._ip << endl;
ofs << info._port << endl;
ofs.close();
}
void ReadText(ServerInfo& info)
{
// 这里会发现IO流读整形比C语言那套就简单多了,
// C 语言得先读字符串,再atoi
ifstream ifs(_configfile);
ifs >> info._ip;
ifs >> info._port;
ifs.close();
}
private:
string _configfile; // 配置文件
};
int main()
{
ConfigManager cfgMgr;
ServerInfo wtinfo;
ServerInfo rdinfo;
strcpy(wtinfo._ip, "127.0.0.1");
wtinfo._port = 80;
// 二进制读写
cfgMgr.WriteBin(wtinfo);
cfgMgr.ReadBin(rdinfo);
cout << rdinfo._ip << endl;
cout << rdinfo._port << endl;
// 文本读写
cfgMgr.WriteText(wtinfo);
cfgMgr.ReadText(rdinfo);
cout << rdinfo._ip << endl;
cout << rdinfo._port << endl;
return 0;
}
- 结果:
注:相比于C语言方便很多,不用控制格式
六、stringstream的介绍和使用
- 引入:
在C语言中将一个整形变量的数据转化为字符串格式的方式有:
使用itoa()函数
使用sprintf()函数
- 注意:
两个函数在转化时,都得需要先给出保存结果的空间,那空间要给多大呢,就不太好界定,而且转化格式不匹配时,可能还会得到错误的结果甚至程序崩溃
- 示例:
void test()
{
int n = 123456789;
char s1[32];
_itoa(n, s1, 10);
char s2[32];
sprintf(s2, "%d", n);
char s3[32];
sprintf(s3, "%f", n);
}
在C++中,对此问题引入了stringstream类
- 注意:
使用时需包含头文件sstream,在sstream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作用:
- 将数值类型数据格式化为字符串
- 示例:
#include<sstream>
void test_stringstream1()
{
int a = 12345678;
string sa;
// 将一个整形变量转化为字符串,存储到string类对象中
stringstream s;
s << a;
s >> sa;
cout << sa << endl;
// clear()
// 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
s.str("");
s.clear(); // 清空s, 不清空会转化失败
double d = 12.34;
s << d;
s >> sa;
string sValue;
sValue = s.str(); // str()方法:返回stringsteam中管理的string类型
cout << sValue << endl;
}
- 结果:
- 字符串拼接
- 示例:
void test_stringstream2()
{
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;
}
- 结果:
- 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
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