文件操作和输入输出流¶

C++的输入输出¶

C++的输入输出流是指由若干字节组成的字节序列，按顺序从一个对象传送到另一个对象。输入时，程序从输入流中抽取字节；输出时，程序将字节插入到输出流中

对于面向文本的程序，每个字节代表一个字符。

读操作在流数据抽象中被称为（从流中）提取，写操作被称为（向流中）插入。

I/O流类库提供对象之间的数据交互服务 - 输出流：表示数据从内存传送到外部设备 - 输入流：表示数据从外部设备传送到内存缓冲区变量中 - 流类库预定义了多种流对象，连接到不同的设备 - 程序员可以定义所需的流对象 - 流类对象可以建立和删除，可以从流中获取数据和向流添加数据

常用的流类继承关系：

ios
├── istream -----------|
│   ├── ifstream       |____iostream----fstream
│   └── istringstream  |
├── ostream------------|
│   ├── ofstream
│   └── ostringstream

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cin对象管理标准输入流，默认与标准输入设备（通常为键盘）相连；cout对象管理标准输出流，默认与标准输出设备（通常为显示器）相连。除此之外，还有cerr、clog、wcin、wcout、wcerr和wclog。

插入运算符<<和提取运算符>>是C++流类的成员函数。它们分别用于向输出流插入数据和从输入流提取数据。插入运算符的左操作数是输出流对象，右操作数是要插入的数据；提取运算符的左操作数是输入流对象，右操作数是要提取的数据。

iostream类库中不同的类的声明被放在不同的头文件中。iostream类库的头文件有： - iostream：定义了istream、ostream和iostream类，包含了对输入输出流的基本操作 - fstream：定义了ifstream、ofstream和fstream类，包含了对文件流的基本操作 - strstream：定义了istringstream、ostringstream和stringstream类，包含了对字符串流的基本操作 - stdiostream: 用于混合使用C和C++的输入输出流 - iomanip：定义了格式化输入输出流的类和函数

输入输出流分类¶

标准流：对系统指定的标准设备的I/O操作
文件流：以外存中的文件为对象进行输入和输出；以文件为对象的输入输出，包括从磁盘文件输入数据，
或将数据输出到磁盘文件；
字符串流：对内存中指定空间进行输入和输出；通常指定一个字符数组作为存储空间；

标准输入流¶

使用`cin`进行输入¶

C++提供了实用的输入功能，通过键盘产生输入的内容，从而形成字节流。cin对象可以将输入字节流中的信息存储到相应的内存单元。通常，可以这样使用cin:

cin >> variable;

其中，>>是流读取运算符，它重载右移位运算符>>，用于从输入流中提取数据。variable是一个变量，表示要存储输入数据的内存单元。cin对象会将输入的字节流转换为相应的数据类型，并存储到变量中。

左边的cin是一个输入流对象，右边的variable是一个变量，表示要存储输入数据的内存单元。>>是流读取运算符，它重载了右移位运算符，用于从输入流中提取数据。cin对象会将输入的字节流转换为相应的数据类型，并存储到变量中。

流提取符从流中提取数据时通常跳过输入流中的空格、tab键、换行符等空白字符。

输入运算符>>也支持级联输入。在默认情况下，运算符>>跳过空格，读入后面与变量类型相应的值。因此给一组变量输入值时，用空格或换行将输入的数值间隔开。

int a, b, c;
cin >> a >> b >> c;

当输入字符串(char* 类型)时，输入运算符>>会跳过空格，读入后面的非空格符，直到遇到另外一个空格结束，并在字符串末尾自动放置字符‘\0’作为结束标志，例如

char str[20];
cin >> str;

当输入"Hello World"时，str中只存储"Hell"。如果要输入带空格的字符串，可以使用getline()函数。

数据输入时，不仅检查数据间的空格，还做类型检查，自动匹配数据类型。

int i;
float f;
cin >> i >> f;

如果输入12.34 34.56，则i的值为12，f的值为34.56。如果输入12.34 34.56abc，则会报错，提示类型不匹配。

常用istream成员函数 - int istream::get(): 如果输入流中包括附加的数据，函数取得并返回下一个字符，否则返回EOF - istream istream::get(char& c): 如果输入流包括附加的数据，函数取得并将下一个字符分配给c；否则就是没有定义对c的作用。返回一个对this（调用对象）的引用。 - istream istream::get(char s[], int n, char delim = '\n'): 从输入流获取字符并将它们分配给s直到下面的一个条件发生：取得n-1个字符，没有输入字符了，或者下一个接收的字符的值为delim。 - istream istream::getline(char s[], int n, char delim = '\n'): 从输入流获取字符并将它们分配给s直到下面的一个条件发生：取得n-1个字符，没有输入字符了，或者下一个接收的字符的值为delim。 - int istream::peek(): 返回下一个字符，但不从输入流中删除它。返回EOF表示没有更多的字符。 - istream& istream::unget(char c): 将字符c放回输入流中,它将是下一个要接收的字符。返回一个对this（调用对象）的引用。 - bool istream::eof(): 如果输入流到达文件的末尾，返回true，否则返回false。

其他istream 类方法

=== get() 方法 istream类中的get()方法提供不跳过空格的单字符输入功能使用方法：

char ch;
cin.get(ch);

三种重载形式 - 无参数 - 两个参数:istream::get(char * s, int n),第一个参数用于放置字符串的内存单元的地址，第二个参数为读取的最大字符数（最后一位存放\0,最多读n-1位）

char str[20];
cin.get(str, 20);

- 三个参数:istream::get(char * s, int n, char delim),第三个参数为分隔符，读取到分隔符时停止,只有两个参数的get函数将换行符用作分界符 === getline() 方法读取整行输入 输入流对象.getline(字符数组, 字符个数)，但是只能读字符数-1个字符

getline()重载方法同样也有三个参数的方法,三个参数的作用和上面get()方法类似，其原型如下

istream& getline(char * s, int n, char delim = '\n');

=== read() 方法读取指定字节数的字符

char str[50];
cin.read(str, 20);

read()方法不会在输入后加上空值字符，因此不能将输入转换为字符串，该方法的返回类型为istream&，可以进行级联输入

cin.read(str, 20).read(str2, 30);

标准输出流¶

使用`cout`进行输出¶

cout是输出流类ostream的对象，输出结果流向标准的输出设备显示器。在C++中，流输出使用插入运算符<<(重载左移位运算符)完成输出，使之能够识别C++中所有的基本类型。插入运算符<<左边的操作数是ostream类的一个对象(如cout)，右边可以是C++的合法表达式。

ostream 类的对象(console output)通常连向显示器，可以重定向到文件或其他设备。cout对象的输出格式是文本格式，输出时自动转换为字符流。

ostream & operator<<(类型识别符);

cout流在内存中对应开辟了一个缓冲区

C++用指向字符串存储位置的指针来表示字符串。指针的形式可以是char数组名、显式的char指针或用引号括起的字符串。C++还允许输出项为显式对象的地址。默认情况下，地址以十六进制的形式显示。但对于其他类型的指针，C++可以使用void *来强制转换输出。

其他ostream类方法： - put(): 无格式，插入一个字节 - write(): 无格式，插入n个字节 - flush(): 刷新输出流 - seekp(): 移动输出流指针 - tellp(): 返回输出流指针位置

ostream& ostream::put(char c):将字符c插入到输出流中，返回一个对*this（调用对象）的引用。

ostream& ostream::write(const char* s, int n):将n个字符插入到输出流中，空字符也是有效的，返回一个对*this（调用对象）的引用。s是一个指向字符数组的指针，表示要插入的字符序列。

ostream& ostream::flush():刷新输出流，强制任何没有完成的操作符插入完成，返回一个对*this（调用对象）的引用。

其他ostream 类方法

=== put() 方法 put()方法用于输出一个字符，返回值为ostream对象的引用

char ch = 'A';
cout.put(ch);

=== write() 方法 write()方法用于输出指定字节数的字符，返回值为ostream对象的引用

char str[20] = "Hello World";
cout.write(str, 5); // 输出 Hello

其他ostream 类方法¶

`put()` 方法¶

ostream & put(char c)

可以使用类方法来调用：

cout.put('A');

由于该函数返回ostream对象的引用，因此可以进行级联输出

cout.put('A').put('B').put('C');

成员函数put不仅可以用cout对象调用,也可以用ostream类的对象调用

`write()` 方法¶

ostream & write(const char * s, streamsize n)

write()方法不会在遇到空字符时自动停止，而会按照指定数量输出字符，即使超出了字符串的长度也不会报错

格式化控制¶

插入和提取运算符与预先定义的操作符一起工作，用来控制输入和输出格式。

输出宽度：为了调整输出的宽度，可以使用setw()函数。该函数定义在iomanip头文件中，返回一个流操纵符对象。它的参数是一个整数，表示输出的宽度。setw()函数的返回值是一个流操纵符对象，可以与插入运算符<<结合使用。
对齐方式：输出流默认的对齐方式是右对齐。可以使用setiosflags()函数设置对齐方式。该函数的参数是一个整数，表示对齐方式。可以使用ios::left、ios::right和ios::internal来设置左对齐、右对齐和内部对齐。可以使用resetiosflags()函数重置对齐方式。
精度：使用setprecision()函数设置输出的精度。该函数的参数是一个整数，表示小数点后保留的位数。可以使用fixed和scientific来设置定点格式和科学计数法格式。
进制：可以使用hex、dec和oct来设置输出的进制格式。可以使用setbase()函数设置进制格式。该函数的参数是一个整数，表示进制格式。可以使用resetiosflags()函数重置进制格式。