• [C++]IO流

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    一、C语言的输入输出

    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。如下图所示：
    在这里插入图片描述
    输入输出缓冲区：
    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

    “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”。
    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，这些每个类都称为流/流类，用以完成某方面的功能

    三、C++中的IO流

    3.1 C++标准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
    在这里插入图片描述
    cin和cout就是istream和ostream中的两个对象

    C++标准库提供了4个全局流对象cin、cout、cerr、clog，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，同时C++标准库还提供了cerr用来进行标准错误的输出，以及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。

    在使用时候必须要包含文件并引入std标准命名空间。

    >>叫做流提取运算符
<<叫做流插入运算符

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    int main()
{
	int i = 1;
	double d = 2.22;
	// 调用两个不同的函数，构成函数重载
	cout << i; // 转化为cout.operator<<(i);
	cout << d; // 转化为cout.operator<<(d);
	cout << i << d; // 两个函数调用
	return 0;
}

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    内置类型我们可以直接用cin和cout，是因为库里面实现了
    自定义类型需要我们自己去重载，才可以去使用

    cin >> i从控制台提取，放到内存里，就是流向到这个数据里面了

    cin、cout比printf、scanf慢的其中一个原因是——printf可以用一个函数调用输入输出，而cin、cout要用多个函数调用

    int main()
{
	int i = 1;
	double d = 2.22;
	cout << i << d; // 两个函数调用
	printf("%d %f ", i, d); // 一个函数调用
	return 0;
}

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    cin、scanf都是以空格或者换行来进行间隔输入
    cin，cout在自定义类型的时候，就需要我们自己实现，这样子更加方便

    scanf/printf的缺点是只能支持内置类型
cin/cout的真正优势是自己重载以后，自定义类型对象也可以去简单使用

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    总结：

    1. 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。
    2. 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。
    3. 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。
    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
    5. 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。
    6. 对于在线OJ中的输入输出，对于IO类型的算法，一般需要多组输入，可以采用一下方法：
      在这里插入图片描述
    // 多组输入测试用例
int main()
{
	string str;
	while (cin >> str) // operator<<(cin, str) 返回值是istream，也就是返回的cin，这样子就可以连续的输入了，此时cin就是上图的is
	{
		// ...
		cout << str << endl;
	}

	return 0;
}

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    但是这里是如何判定输入结束？——采用了重载bool类型去终止
    在while（条件），条件可以是整形值（0、1）以及指针（空、非空）作为条件
    在这里插入图片描述
    如果有错误标志（输入结束的时候就会标志），就会返回假
    如下例子

    class B
{
public:
	int _a;
};
int main()
{
	B b;
	while (b)
	{
		cin >> b._a;
	}
	return 0;
}

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    所以我们可以重载一个bool类型

    class B
{
public:
	operator bool() // 很特殊
	{
		return _a != 0; // 不为0就返回真
	}

	int _a;
};
int main()
{
	B b;
	// 等价于while (b.operator bool())
	while (b) // 会转化为bool值——is.operator bool() 当流标志被设置后就返回false
	{
		cin >> b._a;
	}
	return 0;
}

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    输入0就停止了
    按ctrl+z也可以停止输入

    3.2 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。

    int main()
{
	ServerInfo info = { "127.0.0.1", 80 };
	// fopen / fclose 打开关闭文件
	// 写文件方式：
	// 二进制读写：fwrite / fread 
	// 文本读写：fprintf / fscanf
	return 0;
}

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    二进制读写 ：info在内存中多少字节，就可以按原本方式直接写入文件中，原模原样的写、原模原样的读；内存中对数据的控制和文件的控制不一样，内存中有int，char等等，文件中只有字节流：一个一个字节的字符构成的数据；因此写入字符串的时候，外面是可以看得到的、但是写int类型，必须要转化才能让外面看得到——在内存中二进制是什么样的，在外面也是什么样
    文本读写 ：只要不是字符串，写出必须先转化为字符串，这样子打开是可以看到的

    3.2.1 C语言二进制读写

    在这里插入图片描述

    void TestC_W_Bin() // 二进制写
{
	ServerInfo info = { "127.0.0.1", 80 };
	FILE* fout = fopen("test.bin", "wb");
	assert(fout); // 打开失败
	fwrite(&info, sizeof(info), 1, fout); // 写一个，写入fout
	fclose(fout);
}

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    void TestC_R_Bin()
{
	FILE* fin = fopen("test.bin", "rb");
	assert(fin); // 打开失败
	ServerInfo info;
	fread(&info, sizeof(info), 1, fin); // 写一个，写入fout
	fclose(fin);

	printf("%s %d \n", info._ip, info._port);
}

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    以上就是二进制读写，缺陷就是文件里内容是不可读的
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    3.2.2 C语言文本读写

    void TestC_W_Text()
{
	FILE* fout = fopen("test.txt", "w");
	assert(fout); // 打开失败
	ServerInfo info = { "127.0.0.1", 80 };
	fprintf(fout, "%s %d", info._ip, info._port); // "%s %d"之间必须有空格或者换行，因为要遇到空格进行分割，否则会识别不出来
	fclose(fout);
	// printf("%s %d \n", info._ip, info._port);
}

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    并且可读
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    void TestC_R_Text()
{
	FILE* fin = fopen("test.txt", "r");
	assert(fin); // 打开失败
	ServerInfo info;
	fscanf(fin, "%s %d", info._ip, &info._port);
	fclose(fin);

	printf("%s %d \n", info._ip, info._port);
}

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    3.2.3 C++二进制读写

    头文件

    #include 

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    struct ServerInfo
{
	char _ip[32]; // ip
	int _port; // 端口
};
class ConfigManager
{
public:
	ConfigManager(const char* filename)
		:_filename(filename)
	{}
	// ostream是写 out插入到文件
	void WriteBin(ServerInfo& info)
	{
		// 需要一个c形式字符串，以二进制方式进行写
		// 状态值可以用 | 或在一起
		// 如 8 4 2 1  其中1和2可以或在一起也就是值为3，用位来表示一种状态
		// out到文件中去，以binary形式写
		ofstream ofs(_filename.c_str(), ios_base::out | ios_base::binary);
		ofs.write((const char*)&info, sizeof(ServerInfo));
	}

private:
	string _filename;
};

int main()
{
	ServerInfo info = { "127.0.0.1", 80 };
	ConfigManager cm("config.bin");
	cm.WriteBin(info);
	return 0;
}

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    class ConfigManager
{
public:
	ConfigManager(const char* filename)
		:_filename(filename)
	{}
	void WriteBin(ServerInfo& info)
	{
		ofstream ofs(_filename.c_str(), ios_base::out | ios_base::binary);
		ofs.write((const char*)&info, sizeof(ServerInfo));
	}
	void ReadBin(const ServerInfo& info)
	{
		ifstream ifs(_filename.c_str(), ios_base::out | ios_base::binary);
		ifs.read((char*)&info, sizeof(ServerInfo));
	}
private:
	string _filename;
};

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    3.2.4 C++文本读写

    class ConfigManager
{
public:
	ConfigManager(const char* filename)
		:_filename(filename)
	{}
	void WriteText(const ServerInfo& info)
	{
		ofstream ofs(_filename.c_str());
		ofs << info._ip << " " << info._port;
	}
	void ReadText(ServerInfo& info)
	{
		ifstream ifs(_filename.c_str());
		ifs >> info._ip >> info._port;
	}

private:
	string _filename;
};
int main()
{
	//TestC_W_Bin();
	//TestC_R_Bin();

	//TestC_W_Text();
	//TestC_R_Text();

	ServerInfo winfo = { "127.0.0.1", 80 };

	//ConfigManager cm("config.bin");
	cm.WriteBin(info);
	//cm.ReadBin(info);
	//cout << info._ip << ":" << info._port << endl;

	ConfigManager cm("config.txt");
	cm.WriteText(winfo);

	/*ServerInfo rinfo;
	cm.ReadText(rinfo);

	cout << rinfo._ip << rinfo._port << endl;*/

	return 0;
}

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    四、字符串流

    在C语言中，如果想要将一个整形变量的数据转化为字符串格式，如何去做？

    1. 使用itoa()函数
    2. 使用sprintf()函数
      但是两个函数在转化时，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。
    int main()
{
	int n = 123456789;
	char s1[32];
	_itoa(n, s1, 10);
	char s2[32];
	sprintf(s2, "%d", n);
	char s3[32];
	sprintf(s3, "%f", n);
	return 0;
}

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    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，本文主要介绍stringstream。
    stringstream主要可以用来：
    1.将数值类型数据格式化为字符串

    #include  // 字符串流

struct PersonInfo
{
	string _name;
	int _age;
	// ...
};

int main()
{
	PersonInfo info = { "张三", 18 }; // 把他转化为字符串在C++中如何弄？
	ostringstream oss;
	oss << info._name << info._age;
	string str = oss.str(); // 这样子就可以转化出来

	return 0;
}

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    #include  // 字符串流

struct PersonInfo
{
	string _name;
	int _age;
	// ...
	// 若这里还有对象，要去访问私有可以去重载 << 或者 >>
};

int main()
{
	// 序列化
	PersonInfo info = { "张三", 18 }; // 把他转化为字符串在C++中如何弄？
	ostringstream oss;
	oss << info._name << " " << info._age;
	string str = oss.str(); // 这样子就可以转化出来

	// 往回去转 —— 反序列化
	istringstream iss(str);
	string name;
	int age;
	iss >> name >> age;
	return 0;
}

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    2. 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;
}

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    注意：

    1. 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。
    2. 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。
    3. 可以使用s. str(“”)方法将底层string对象设置为""空字符串。
    4. 可以使用s.str()将让stringstream返回其底层的string对象。
    5. 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。

    五、补充

    C++IO流分为三类，与控制台交互iostream，与文件交互fstream，字符串交互sstream

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_51304981/article/details/125983432