7.IO类输入与输出

1. IO类

1.1 不同的IO类型

1. iostream
IO库定义了读写内置类型值的操作。
istream 类型，提供输入操作。例如 cin，从标准输入读取数据。
ostream 类型，提供输出操作。例如 cout，向标准输出写入数据。
2. fstream
fstream 类定义了读写命名文件的类型，其中：
ifstream 类型从文件读取数据；
ofstream 类型向文件写入数据。
3.sstream
sstream 类定义了读写内存对象的类型，其中：
istringstream 类型从string读取数据；
ostringstream类型向string写入数据。

1.2 IO对象无拷贝或赋值

我们不能拷贝或对 IO 对象赋值，如下所示：

ofstream out1, out2;
out1 = out2;                  // 错误，不能对流对象赋值
ofstream print(ofstram);      // 错误，不能初始化ofstream参数
out2 = print(out2);           // 错误，不能拷贝流对象

由于不能拷贝 IO 对象，因此也不能将形参或返回类型设置为流类型，进行 IO 操作的函数通常以引用方式传递和返回流。读写一个 IO 对象会改变其状态，因此传递和返回的引用不能是 const 的。

1.3 条件状态

IO 操作一个与生俱来的问题是可能发生错误。一些错误是可恢复的，而其他错误则发生在系统深处，已经超过了应用程序可以修正的范围。下面列出了 IO 类所定义的一些函数和标志，可以帮助我们访问和操纵流的状态条件。

函数	含义
strm::iostate	strm 是一种 IO 类型，iostate 是一种机器相关的类型，提供了表达条件状态的完整功能
strm::badbit	指流已崩溃
strm::failbit	指出一个 IO 操作失败了
strm::eofbit	指出流到达了文件结束
strm::goodbit	指流未处于错误状态。此值保证为 0
s.eof( )	若流 s 的 eofbit 置位，则返回 true
s.fail( )	若流 s 的 failbit 或 badbit 置位，则返回 true
s.bad( )	若流 s 的 badbit 置位，则返回 true
s.good( )	若流 s 处于有效状态，则返回 true
s.clear( )	将流 s 中所有条件状态复位，将流的状态设置为有效，返回 void
s.clear(flags)	根据给定的 flags 标志位，将流 s 中对应条件状态位复位。flags 的类型为 strm::iostate。返回 void
s.setstate(flags)	根据给定的 flags 标志位，将流 s 中对应条件状态位置位。flags 的类型为 strm::iostate。返回 void
s.rdstate( )	返回流 s 的当前条件状态，返回值类型为 strm::iostate

1.4 管理输出缓冲

每个输出流都管理一个缓冲区，用来保存程序读写的数据。有了缓冲机制，操作系统就可以将程序的多个输出操作组合成单一的系统级写操作。

os << "please enter a value";

导致缓冲刷新的原因很多，如下：
1.程序正常结束，作为 main 函数的 return 操作的一部分，缓冲刷新被执行。
2.使用操纵符如 endl 来显式刷新缓冲区。
1.刷新输出缓冲区
endl： 完成换行并刷新缓冲区的工作；
flush： 刷新缓冲区但不输出任何额外的字符；
ends： 向缓冲区插入一个空字符然后刷新缓冲区；
2.unitbuf操纵符
如果想在每次输出操作后都刷新缓冲区，我们可以使用unitbuf操纵符，它告诉流在接下来的每次写操作后都进行一次 flush 操作，而nounitbuf操作符则重置流，使其恢复使用正常的系统管理的缓冲区刷新机制。

cout << unitbuf;    // 任何输出都立即刷新
.....
cout << nounitbuf;  // 回到正常的缓冲方式

2. 文件输入输出

fstream 中定义的类型还增加一些新的成员来管理与流关联的文件。

函数	含义
fstream fstrm	创建一个未绑定的文件流
fstream fstrm(s)	创建一个 fstream，并打开名为 s 的文件
fstream fstrm(s, mode)	与前一个函数类似，但按指定类型 mode 打开文件
fstrm.open(s)	打开名为 s 的文件，并将文件与 fstrm 绑定
fstream.close( )	关闭与 fstrm 绑定的文件
fstrm.is_open( )	返回一个bool 值，指出与 fstrm 关联的文件是否成功打开且尚未关闭

2.1 使用ifstream

当我们想要读写一个文件时，可以定义一个文件流对象，并将对象与文件关联起来。

#include <iostream>
#include <fstream>  // 需要包含这个头文件
#include <string>

int main() {
    std::ifstream infile("example.txt"); // 打开文件

    // 检查文件是否成功打开
    if (!infile) {
        std::cerr << "Unable to open file example.txt" << std::endl;
        return 1;
    }

    std::string line;
    // 逐行读取文件内容
    while (std::getline(infile, line)) {
        std::cout << line << std::endl; // 输出每一行内容
    }

    infile.close(); // 关闭文件
    return 0;
}

2.2 使用ofstream

该示例展示如何将一些文本写入文件中。

#include <iostream>
#include <fstream>  // 需要包含这个头文件

int main() {
    std::ofstream outfile("output.txt"); // 打开文件进行写入

    // 检查文件是否成功打开
    if (!outfile) {
        std::cerr << "Unable to open file output.txt" << std::endl;
        return 1;
    }

    // 向文件写入数据
    outfile << "Hello, World!" << std::endl;
    outfile << "Writing to a file is simple in C++." << std::endl;

    outfile.close(); // 关闭文件
    return 0;
}

注意： 在每次打开文件时，都要设置文件模式，可能是显式地设置，也可能是隐式的设置。

3. string流

sstream头文件定义了三个类型来支持内存 IO，这些类型可以向 string 写入数据，从 string 读取数据。istringstream 从 string 读取数据，ostringstream 向 string 写入数据，stringstream既可以从 string 读数据也可向 string 写数据。

函数	含义
sstream strm	strm 是一个未绑定的 stringstream 对象，sstream 是头文件 sstream 中定义的一个类型
sstream strm(s)	strm 是一个 sstream 对象，保存 string s 的一个拷贝。此构造函数是 explicit 的
strm.str()	返回 strm 所保存的 string 拷贝
strm.str(s)	将 string s 拷贝到 strm 中

3.1 使用istringstream

istringstream 允许我们从字符串中读取数据，这对于解析字符串数据非常有用。

#include <iostream>
#include <sstream> // 引入istringstream所需头文件
#include <string>
int main() {
    std::string data = "42 3.14 Hello"; // 输入字符串
    std::istringstream iss(data); // 创建一个输入字符串流
    int intValue;
    double doubleValue;
    std::string stringValue;
    // 从字符串中读取数据
    iss >> intValue >> doubleValue >> stringValue;
    // 输出读取到的数据
    std::cout << "Integer: " << intValue << std::endl;
    std::cout << "Double: " << doubleValue << std::endl;
    std::cout << "String: " << stringValue << std::endl;
    return 0;
}

3.2 使用ostringstream

ostringstream 允许我们将数据以流的方式写入字符串，通常用于格式化输出。

#include <iostream>
#include <sstream> // 引入ostringstream所需头文件
#include <string>
int main() {
    std::ostringstream oss; // 创建一个输出字符串流
    int age = 25;
    double score = 92.5;
    std::string name = "Alice";
    // 将数据写入字符串
    oss << "Name: " << name << ", Age: " << age << ", Score: " << score;
    // 获取构建的字符串
    std::string result = oss.str();
    // 输出结果
    std::cout << result << std::endl;
    return 0;
}