[C++] IO总结

C++中的IO库提供了用于输入输出的各种流，除此之外还提供了管理流和缓冲区等功能。IO库结构如下图所示:

相同颜色的类位于同一个头文件中

• ios_base:表示流的基本特征;
• ios:继承于ios_base,提供了一个指向streambuf的指针;
• streambuf:为缓冲区提供了内存，并提供了用于操作缓冲区的方法;
• istream:继承于ios类，提供了输入方法;
• ostream:继承于ios类，提供了输出方法;
• iostream:继承于istream和ostream,提供了输入输出方法;
• ifstream:继承于istream，提供了对文件进行输入的方法;
• ofstream:继承于ostream,提供了对文件进行输出的方法;
• fstream:继承于iostream，提供了对文件进行输入输出的方法;
• istringstream:继承于istream，对字符串进行操作的输入流类;
• ostringstream:继承于ostream,对字符串进行操作的输出流类;
• stringstream:继承于iostream,对字符串进行操作的输入输出流类;

1.标准IO

C++中为我们提供了四个标准IO对象:

• cin:标准输入流对象,默认情况下关联到标准输入设备(键盘)。
• cout:标准输出流对象，默认情况下关联到标准输出设备(显示器)。
• clog:表示错误的标准输出流对象，默认情况下关联到标准输出设备(显示器)。
• cerr: 用于日志记录的标准输出流对象，默认情况下关联到标准输出设备(显示器)。该流未被缓冲，这意味这信息将直接发送给屏幕，而不是等到缓冲区中填满数据或有新的换行符才会发送。

实际上应有8个对象，针对宽字符wchar_t,以上4个对象都有对应的处理wchar_t的对象。

cout,clog,cerr默认都会输出到显示器，但对输出重定向后，只会影响cout输出内容，clog和cerr不受影响。

Linux系统中，运算符2>可以重定向错误输出。

1.1.输入

使用cin进行读取已经用的够多了，常用的读取方法有:

• operator >>:用于读取满足参数的类型(基本数据类型都可以),读取时将忽略空白符号;
• int get():读取单个字符，读取到文件尾时，返回EOF;
• istream& get (char& c):读取单个字符到c，读取到文件尾时，返回false;
• istream& get (char* s, streamsize n):用于读取C风格字符串，它不会丢弃换行符，换行符将继续留在输入缓冲区中，因此接下来的输入操作首先将读取换行符;
• istream& getline(char* s, streamsize n ):用于读取C风格字符串，通过换行符来确定行尾，但不保存换行符，而是将换行符用空字符来替换;

示例:

#include <iostream>
#include <cwchar>

int main()
{
   
   
        char c;
        std::cout << "please enter a character: ";
        // 读取单个字符
        std::cin.get(c);
        std::cout << "you entered char: " << c << std::endl;
        char firstname[12];
        char lastname[20];
        //清除缓冲区中的Enter
        std::cin.get();
        //读取c风格字符串
        std::cout << "please enter first name: ";
        //get(char*,int)会保留换行符，因此需要清除
        std::cin.get(firstname,12).get();
        std::cout << "please enter last name: ";
        std::cin.getline(lastname,20);
        std::cout << "your name: " << firstname << "." << lastname << std::endl;
        return 0;
}

1.1.1.输入错误时的处理

ios_base中包含一个用来描述流状态的数据成员，由3个标记位组成:

• ios_base::eofbit:当cin操作到达文件末尾时，设置此标记位;
• ios_base::failbit:当cin未能读取到预期字符时，设置此标记位;
• ios_base::badbit:当存在无法诊断的失败破坏流时，设置此标记位;

以上任何一个如果被设置，那么流将对后面的输入/输出关闭，直到位被清除。

clear()方法负责重置标记位。

示例:

#include <iostream>

int main()
{
   
   
        using namespace std;
        int score;
        for (int i=0;i < 10;i++) {
   
   
                cout << "please enter your score: ";
                while(!(cin >> score)){
   
   
                        cin.clear(); //clear state bit
                        while(cin.get() != '\n') {
   
    //清空输入队列中的错误字符
                                continue;
                        }   
                        cout << "please enter a number: ";
                        continue;
                }
                cout << "your score: " << score << endl;
        }
        return 0;
}

1.2.输出

ostream类中对>>运算符做了重载，用来进行输出。除此之外，还有两个方法:

• ostream& put (char c):向输出流中插入一个字符;
• ostream& write (const char* s, streamsize n):将s指向的数组的前n个字符插入到流中;

#include <iostream>

int main()
{
   
   
        char ch; 
        char firstname