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【C++进阶之路】IO流
一、C语言的IO
1.键盘与显示屏
//键盘与显示屏的交互 int main() { //从键盘读取格式化字符串。 int i = 0; scanf("%d", &i); //在显示屏上打印获取到的信息。 printf("%d", i); return 0; }- 1
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2. 文件与内存
int main() { FILE* fptr = fopen("test.txt", "w+"); //w只写、w+可读可写。 //向文件里输入格式化字符串 fprintf(fptr, "%d hello", 123); //调整文件指针的位置为开头 rewind(fptr); //从文件里面读取字符串与数字。 char arr[15] = { 0 }; int n = 0; //只能以某种形式对字符串进行解读 fscanf(fptr, "%d%s", &n,arr); printf("%s %d", arr, n); fclose(fptr);//关闭文件并刷新缓存区。 return 0; }- 1
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3.字符串与内存
//字符串的输入输出，对字符串按指定方式进行解读。 int main() { //从内存向字符串输出可控制的格式化字符串 char str[100]; sprintf(str, "hello %d", 11);//这里的11可变换为变量。 cout << "输出的字符串为：" << str << endl; //从字符串向变量中读入可控制的格式化字符串 int i = 0; char buf[256]; sscanf(str, "%s %d",buf,&i); cout<<"输入的字符为:" << i << " " << buf << endl; return 0; }- 1
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总结：
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printf 与 scanf 是显示屏与键盘的IO函数
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sprintf 与 sscanf 是字符串与内存的IO函数
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fprintf 与 fscanf 是内存与文件的IO函数
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唯一不足的就是
读取只能一个一个按照顺序的进行读取，无法按照自己想法。
对输入输出即 printf 与 scanf 的英文理解：
说明：这是基于内存的理解，方便理解printf即从内存往外输出，scanf即从外面向内存读写。补充：程序在运行时默认打开三个流——stdin,stdout,stderror。
至于更多
C语言的文件操作内容详见【进阶C语言】文件操作二、C++IO
- c++以继承的方式，梳理了所有的流。
其中是我们经常包的头文件，现在看来竟然还是一个菱形虚拟继承，不愧是实现库的大佬，没有困难创造困难迎着困难上,不过也为我们提供一点的便利。 1.iostream
1.1基本使用
- cin和cout是我们经常使用的。
- cerr是面向标准错误流的，clog是应用于日志的，不过日常我们使用前两个即可。
先来看最简便的一段C++代码：
int main() { int x; cin >> x;//从键盘对x进行输入数据 cout << "hello world" << endl;//向显示器上打印数据 return 0; }- 1
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不知各位刚学这一段代码的时候，是什么感觉，我是感觉看起来比较
便捷形象易懂，只是最近再看其实就是一大堆的运算符重载形成的集合，而且当我们想要用char*打印地址时，它其实给我们呈现的是一段字符串,而不是地址, 不过用起来是真香。对自定义类型输入和输出比如之前文章中出现的日期类：
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; }; 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; } int main() { Date d1; cin >> d1;//其原理就是调用自定义的运算符重载函数。 cout << d1 << endl;//同理。 return 0; }- 1
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稍微总结一下：
- 使用运算符重载（流插入和流提取）进行实现，更加形象易懂。
- 自定义类型也可重载自己的流插入和流提取，也可使用cin和cout。
- 自动类型识别，无需在进行格式化控制。
说明：
运算符重载vs函数重载
- 有更严格的要求，要尽可能在多种状况下都能正确运行。
- 运算符重载则需要更多的了解系统中对表达式处理的各种默认形式，那些是你无法去改变的，只能努力适应。
- 实用小知识
同时回想在进行刷题时，如果面临读入一整行的字符串数据，有什么方法吗？
- gets
char* gets(char* str);- 1
- 缺陷：这个函数比较危险，是因为从缓存区往str读入数据时，并不知道str所指向空间的大小，因此可能会导致使str指向的空间进行越界访问，因此是危险的。
- 说明：C++（vs2019下）此函数已删除。
- fgets
char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream );- 1
基本使用：
int main() { char buf[256]; //从标准输入流（键盘）里读取最大不超过buf大小的一行数量，到buf数组中 fgets(buf, sizeof(buf), stdin); cout << buf << endl; return 0; }- 1
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- scanf
int main() { char buf[256]; //从标准输入流（键盘）里读取一行数量，到buf数组中 scanf("%[^\n]", buf);//直到遇到换行才停止。 cout << buf << endl; return 0; }- 1
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- 缺陷是跟gets一样的，不过因为比较好用编译器保留了下来，可以用宏/预处理指令进行屏蔽错误。
4.getline（C++）
- c++里面的string里面提供了一个接口getline，可以获取一行的字符串。
#include#include int main() { string buf; //从标准输入流（键盘）里读取一行数量，到buf中 getline(cin, buf); cout << buf << endl; return 0; } - 1
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- 这是最便捷的也最安全的输入一行字符串的方法，因为string内部会自动进行扩容，也是C++刷题最经常用的方法。
1.2operator bool
除此之外,我们可能对多组输入的cin，会产生疑惑 , 比如如下一段代码：
int main() { int x; while (cin >> x) { cout << x << endl; } return 0; }- 1
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istream& operator>> (int& val); //返回的是cin，也就是类型为istream的对象， //而while()里面进行判断的是bool值，两者能进行转换吗？答案是肯定能的， //那是如何进行转换的呢？- 1
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就比如：
class A { public: private: int _a = 0; }; int main() { A a; if(a)//此处会报错：表达式必须包含 bool 类型(或可转换为 bool) {} return 0; }- 1
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- 那如何转换为bool呢？其实运算符重载就出现了。
class A { public: operator bool() { return _a == 0 ? false : true; } private: int _a = 0; }; int main() { A a; if(a){} //这也间接说明，iostream是实现了operator bool的。 return 0; }- 1
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说明：这里的实现的运算符重载没有返回值是有点奇怪的，这里当做特殊情况对待即可，不必深究。
- cin转bool底层原理：设置标记
补充：在对循环终止时，有两种方式，ctrl z（正常终止循环） / Ctrl c(退出当前程序)。
2. fstream
在进行输入/输出时可有几种模式：
- 对于fostream的对象默认打开了out，对于fistream的对象默认打开了in。
- 操作可通过 | 进行结合起来。
- truncate——对文件之前的内容进行覆盖。
- 对于有些对象比如fstream，可以支持输入也可以支持输出。
2.1二进制的文件读写
struct PeopleInfor { PeopleInfor() {} PeopleInfor(const char* id,const char* name,int age) //:_id(id) { strcpy(_id, id); strcpy(_name, name); _age = age; } char _id[256];//家庭住址 char _name[256] = {0};//名字 int _age = 0;//年龄 }; struct ManagePeoInf { //初始化 ManagePeoInf(const char* file) :_FileName(file) {} //向文件以二进制写入个人信息 void WriteBianry(const PeopleInfor& pe) { ofstream of(_FileName, ios_base::out | ios_base::binary); //这里的out默认已经有了，可以不写。 of.write((char*)&pe, sizeof(pe)); } void ReadBinary(PeopleInfor& pe) { ifstream in(_FileName, ios_base::in | ios_base::binary); //这里的in默认已经有了，可以不写。 in.read((char*)&pe, sizeof(pe)); } //向文件以二进制读取个人信息 string _FileName; }; void BinaryWrite() { PeopleInfor pe1 = { "河南省","舜华",19 }; ManagePeoInf m1("text.txt"); //向文件中输出字符串x m1.WriteBianry(pe1); } void BinaryRead() { PeopleInfor pe2; ManagePeoInf m2("text.txt"); m2.ReadBinary(pe2); cout << pe2._id << " " << pe2._name << " " << pe2._age << endl; } int main() { //向文件里以二进制的形式写入数据 BinaryWrite(); //从文件中以二进制的形式读取数据 BinaryRead(); return 0; }- 1
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说明：这里的_id与_name并没有采用string的形式进行使用，而是char类型的数组进行的使用，其原因在于拷贝的是对象的内存，而string里面存的是指向字符串的地址，string释放时，读取在恢复时，其实是一段野指针，即使访问成功了也是幸运。
2.2字符串的文件读写
struct PeopleInfor { PeopleInfor() {} PeopleInfor(const char* id, const char* name, int age) :_id(id) { //strcpy(_id, id); strcpy(_name, name); _age = age; } string _id;//家庭住址 char _name[256] = { 0 };//名字 int _age = 0;//年龄 }; struct ManagePeoInf { //初始化 ManagePeoInf(const char* file) :_FileName(file) {} //向文件以二进制写入个人信息 void WriteText(const PeopleInfor& pe) { ofstream of(_FileName, ios_base::binary); of << pe._id << " " << pe._name << " " << pe._age; //这里的id是调用了string的流插入。 } void ReadText(PeopleInfor& pe) { ifstream in(_FileName, ios_base::binary); in >> pe._id >> pe._name >> pe._age; //这里的_id是调用了string的流提取。 //读取自动识别空格与换行与分割符。 } //向文件以二进制读取个人信息 string _FileName; }; void WriteText() { PeopleInfor pe1 = { "河南省","舜华",19 }; ManagePeoInf m1("text.txt"); m1.WriteText(pe1); } void ReadText() { PeopleInfor p2; ManagePeoInf m2("text.txt"); m2.ReadText(p2); cout << p2._id << " " << p2._name << " " << p2._age << endl; } int main() { WriteText(); ReadText(); return 0; }- 1
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3. sstream
3.1序列化与反序列化
- 此处说明：这里存在序列化与反序列化，因为在存储的形式中，要么以二进制的形式进行存储（人看不懂），要么以字符串的形式进行存储（序列化），总之在计算机用于计算的类型比如int，float，double等形式，在文件中不复存在，因此计算机要想用存储的数据进行计算，就需要将字符串转换为相应的格式再参与计算（反序列化）。
#include#include #include using namespace std; 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; }; 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; } int main() { string str; Date d = { 2023,10,21 }; ostringstream os; os << d; str = os.str(); cout<<"字符串:" << str << endl; //再将字符串转换为日期类 Date d1; istringstream is(str); is >> d1; cout<<"日期类:" << d1 << endl; return 0; } - 1
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这里附上一道序列化与反序列化的题：二叉树的序列化与反序列化
3.2拼接字符串
#include#include #include using namespace std; int main() { ostringstream os; os << "hello";//当然也可是一些变量，比如int os << " world";//同理 cout << os.str() << endl; return 0; } - 1
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说明：
- 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。
3.3将数据类型转换为字符串
int main() { 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; s.str("");//将s维护的字符串置为空 s.clear(); // 说明： // 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 double d = 12.34; s << d; s >> sa; string sValue; sValue = s.str(); cout << sValue << endl; return 0; }- 1
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总结
今天的分享就到此结束了，
我是舜华，期待与你的下次相遇！ -
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