c++ 输入、输出和文件

架构

• ios_base类表示流的一般特征，如是否可以读写，二进制还是文本流。
• ios类基于ios_base ,其中包括一个指向streambuf对象的成员
• streambuf类为缓冲区提供了内存，并提供了一些填充缓冲区，访问缓冲区内容，刷新缓冲区和管理缓冲区内存的方法。
• ostream类和istream类都继承与ios类，分别提供了输出方法和输入方法
• iostream类基于ostream类和istream类，继承了输出方法和输入方法
• 开发模板，应对与不同的字符集，例：istream 和ostream使char 的具体化的typedef,wistream和wostream是wchar 具体化的 typdef

iostream

概述

• 程序包含iostream将会创建8个流对象（4个窄字符流，4个宽字符流）
• cin对象对应标准输入流，默认关联到标准输入设备（键盘）wcin类似
• cout对象对应标准输出流，默认关联到标准输出设备（显示器）wcout类似
• cerr对象对应标准错误流，显示错误信息，默认关联到标准输出设备（显示器），其没有被缓冲，意味着其将直接发送给屏幕。wcerr类似
• clog对象也对应标准错误流，也被关联到标准输出设备，这个流被缓冲。
• 对象代表流，当iostream 声明一个cout对象，盖对象将包含存储与输出有关的信息的有关数据成员。如字段宽度，小数位数，显示整数采用的计数方法以及描述处理输出缓冲区的streambuf对象的地址。

重定向

在命令控制太运行程序，并更改输入输出默认流

test.exe是一个数字符程序，words.txt是一个有许多英文符的txt文件，而a.txt则是输出文件，
< word.txt 将cin 的默认输入流从键盘变为文件，> a.txt将使输出由原来的屏幕重定向为文件（磁盘）
注：

• 标准输出重定向并不会影响cerr或clog，而只改变了cout
• 这里建议使用cmd而不是powershell,事实证明powershell对操作符 < 仅为未来保留而不解释执行。
  
  将test.exe程序中循环输入添加一个限制条件，当字符数大于10时，将想cerr发送错误报告并跳出循环。可见cerr并不没有被重定向为文件，其标准输出流仍然关联在屏幕上。

cout

概述

在C中<< 被用作左移运算符，其将数的二进制位左以若干位。在C++中它被重载为输出，当然对于各种内置类型，它将被多次重载，以便可以正确的处理各种内置类型。

const char* a = "tee";
cout << (void *) a << endl;

利用强转来输出字符串的地址。

cout<<"we have "<<count <<" words"<<endl;

ostream & operator << (type);
利用返回ostream & 的引用来拼接输出。

其他ostream 方法

put()
其用于显示字符

cout.put('a').put('b').put('c');
//abc
cout.put(66.6)；
//截断式输出 B 隐式转型

同<<一样，put()函数也返回一个cout对象

write()
其用于显示字符串

cout.write("asdfafd", 4);
//asdf

write()#1为字符串地址，#2为显示的长度。同<<一样，write()函数也返回一个cout对象.注意：write()不会遇到空字符停止打印，而是会严格的打印n个字符

long val = 560031841;
cout.write((char*)&val, sizeof(val));

强转打印val（long）

刷新输出缓冲区

在屏幕输出时，程序不必等到缓冲区被填满。例如，将换行符发送到缓冲区，将刷新缓冲区，多数C++实现都会在输入即将发生时刷新缓冲区。

cout << "Enter a number:";
float num;
cin >> num;

因为程序期待一个输入并立即刷新输出缓冲区的特性，因此可以使用户直观的获得要输入一个数的信息。
刷新缓冲区
flush用于刷新缓冲区

cout<<flush;
flush(cout);//#2

#2 对于flush，它不仅是一个控制符，也是一个函数.实际上<<是对于操作符重载并调用了flush(cout)
endl用于刷新缓冲区，并添加一个换行符

cout<<endl;

cout格式化

整数计数系统

int a(1024);
hex(cout);//16进制
cout << "hex:" << a << endl;//400
dec(cout);//10进制
cout << "dec:" << a << endl;//1024
oct(cout);//8进制
cout << "oct:" << a << endl;//2000

也可以使用重载操作符进行设置

int a(1024);
cout<<hex << "hex:" << a << endl;
cout<<dec << "dec:" << a << endl;
cout<<oct << "oct:" << a << endl;

hex(ostream &) 将输出流输出格式设为16进制
dec(ostream &) 将输出流输出格式设为10进制
oct(ostream &) 将输出流输出格式设为8进制
调整字段宽度

cout.width();
cout.width(int i);

width(i)将cout的宽度设置为i,并返回原宽度，且设置的宽度只对下一个cout输出有效。
注意：如果设置的宽度小于数字表示的宽度，将会增宽字节，显示数据的内容要比整洁更有用。

• 默认宽度为0，因为C++会增宽字节
• 默认对齐方式为右对齐
• 填充字符默认为空白

int a(1024);
cout.width(12);
cout.fill('*');
cout << a;//********1024

fill(char),更改填充字符

• 与更改字符宽度不同，填充字符的更改将会一直有效，直到下一次更改。
  浮点数的显示精度
  精度，在默认模式下，指显示的总位数。在定点模式和科学模式下，精度指小数点位数。默认精度为6为。

double a = 1.0 / 9.0;
double b = 1.111000;
cout.precision(2);
cout << a << endl << b;
//0.11
//1.1

precision()将精度重新设置为一个数，并且与fill相同，一直持续到下一次设置。
打印末尾的0和小数点

cout.setf(ios_base::showpoint);

fmtflags setf(fmtflags );返回值的类型为fmtflags的数字，指出所有标记以前的设置。
fmtflags 是bitmask类型的

常量	含义
ios_base::boolalpha	输入和输出bool值，可以为true或false
ios_base::showbase	对于输出，使用C++基数前缀（0，0x）
ios_base::showpoint	显示末尾的小数点
ios_base::uppercase	对于16进制输出，使用大写字母，E表示法
ios_base::showpos	在正数前面加上+

• 注意仅当计数为10时才使用加号，16进制于8进制，C++视为无符号的
  fmtflags setf(fmtflags ,fmtflags);#1为设置位，#2位清除位
  注：#2类似掩码，将其有效位设为111在通过运算使，成员中某些特定位置清零。

ios_base::fmtflags old = cout.setf(ios_base::left,ios_base::adjustfield);
cout.setf(old, ios_base::adjustfield);

• 可以使用上面的技巧进行复位。
• 精度，对于默认的浮点表示，则是只显示有效数字，而对于定点模式和浮点模式则是小数点后有效数字
  unsetf()

unsetf(ios_base::showpoint);
unsetf(ios_base::boolalpha);
unsetf(ios_base::floatfield);#3

#3 将使模式从浮点模式或定点模式切换至默认模式
也可以这样setf(0,ios_base::floatfield);
控制符
使用setf()还要记忆许多的常量，因此提供了控制符，如oct,dec,hex,left等等之类的，其本质只是重载了<<操作符，并且调用了setf()函数，表格p751
iomanip
setprecision() 精度
setfill() 填充
setw() 宽度
三个函数都接受一个参数，并且也是控制符，可以被cout连接

cout << setfill('*') << setw(11); 

cin

控制符

int a;
cin >> hex >> a;
cout << a;
//A 
//10

hex控制符，将输入理解位16进制输入，同理还有dec,oct
拼接

cin>>name>>fee>>group;

返回cin的引用，使得cin输入可以拼接连输
检查输入
不同的抽取运算符检查输入流的方法是相同的，它将会跳过空白（空格，换行符，制表符），包括单字符也是如此。如果，输入流没有满足程序的值，那么cin 将不回修改变量的值，并返回0.
流状态
p756
clear()与setstate()的区别，clear(s)是将流状态直接设置位s,而setstate(s)则是只设置s属于它那个位，与其他标志位无关。
exceptions() 返回当前异常的掩码
exceptions(isostate ex) 将ex添加到异常检测位中
clear(isostate s) 将流状态设置为s,同时检测当前设置的流状态与异常掩码之间的，如果有，则引发ios_base::failure异常

cin.exceptions(ios_base::eofbit);
try
{
	cin.clear(ios_base::eofbit);
}
catch (const std::ios_base::failure & e)
{
	cout << e.what();
}
//ios_base::eofbit set: iostream stream error

上述代码，先cin.exceptions()对异常触发的状态进行修改，再调用clear()，设置当前流状态为eofbit，从而使得触发了异常。

• clear() 是将流状态与设置掩码进行与运算（&），若不为0则触发异常，其默认值为goodbit
• exceptions()的默认设置为goodbit，即不会触发异常。
• rdstate()返回当前流状态码
• cin>>input 返回一个cin引用，其可以被隐式的转换bool型，只用在流状态良好时，其才返回1.
• 设置的流状态将会对接下来的输入都产生影响，即一次输入失败，流状态被设置，后续输入将不会进行。
• 使用cin.clear()清除流状态，但是不合法的输入仍然留在输入队列中，所以可以使用while(cin.get()!=’\n’)来清除输入队列。或者isspace(int _val)来判断输入字符是否为空字符。
• fail()当eofbit为1时也为0，当failbit为1时为1，历史原因已经被修复了。
  其他istream方法
• get(char &)与get(void)可以不跳过空字符，而普通的>>运算符将会抽取空字符,get(char & )返回的为istream对象，因此可以拼接，get(void)将会返回其字符的整型，get(void)如果读取到文件尾，将会返回EOF常量
• get(char*,int,char)和getline(char*,int,char)在默认情况下读取整行而不是一个单词，char* 为一块内存块，int为限制长度,长度中有一位时‘\n’，即n要比你的字符有效长度（不包括’\n’）大1，char为终止符.
• get() 与getline()的主要区别是getline()丢弃了换行符，而对于get()则是换行符仍留在输入队列中，对于指定的分界符也是如此，getline()丢弃，get()保留

char a[10];
cin.get(a,8);
cout << a;

• ignore(int =1,int= eof);其默认读取1个字符或者读取eof，并将它们丢弃。
  意外字符串输入
• get(),getline()同其他一样，其遇到文件尾将会设置eofbit，遇到流被破坏，设置badbit.
• getline()在意外出现超过限制字符数，将会设置failbit,get()则不会设置failbit
  其他istream方法

1. read() 读取指定的数目的字符数，并存储到指定位置。与getline()与get()不同，其不会在输入后加入空值字符。
2. peek()返回输入流中的下一个字符，但是不抽取。但是这个函数似乎有些鸡肋，因为strlen()完全可以取代其工作，而且速度要快。
3. putback(char & )其将一个字符插入到输入队列的首位。

文件输入和输出

简单的文件IO

关联

ofstream fout;
fout.open("a.txt");
ofstream fout("a.txt");

读取文件同写入文件差不多
close() 主动关闭文件，其实对象过期时，到文件的连接将会自动关闭，close()关闭连接，并不会删除流，只是断开了流和文件的连接，其管理的缓冲区仍然存在，fin对象也存在。调用close() 可以使得缓冲区的内容写入到文件。

cout << "enter your filenam: ";
string filename;
cin >> filename;
ofstream fout(filename.c_str());
fout << "this is a file,and the name of file is " << filename;
fout.close();
ifstream fin(filename.c_str());
char a[1024];
fin.getline(a, 1024);
cout << a;
fin.close();

流状态位

同cout,cin一样，毕竟都是从ios_base类中继承。
failbit位：试图打开一个不存在的文件进行输入，

ifstream fin("1234.txt");
if (fin.fail())
{
	...
}

ifstream fin("1234.txt");
if (!fin)
{
	...
}

fin同cin,cout一样，在需要转换位bool值时，将会转换位bool值.fin.good()位false，则fin对象将会被转换false.
is_open()检测文件是否被正确打开。其优于上面的地方在于，它可以检测到一些微妙的问题，如是否以正确的文件模式打开。good()函数也可以检测到这类错误。
打开多个文件：

• 创建多个流对象
• 创建一个流对象并多次关联，比上一种方法节约计算机资源

命令行处理技术

int main(int argc,char * argv[]);

argc为命令行中参数个数，包括命令名本身。
argv为指针数组
wc report1 report2 report3
argc=4
argv[0] 指向 wc argv[1] 指向 report1
如下例：

int main(int argc ,char * argv[])
{
	for (int i = 0; i < argc; i++)
	{
		cout << argv[i] << endl;
	}
}

注意：在重新关联文件时，要注意编译器是否回清除流状态，如果没有，则需要调用fin.clear()，在VS中回自动清除，甚至忘记关闭文件。

文件模式

文件模式描述的文件将被如何使用，读、写、追加。

ifstream fin("test.txt",mode1);
ofstream fout;
fout.open("test.txt",mode2);

mode类似fmtflags也是一种掩码类型。预定义常量表格p774

ofstream fout;
fout.open("words.txt", ios_base::app);
fout << "\nappend" << endl;

open()使用了追加模式

• ifstream open()模式默认值为ios_base::in
• ofstream open()模式默认值为ios_base::out|ios::trunc
• fstream 不提供默认值，因此在创建fstream时，要指定模式
• ios_base::ate将指针放到文件尾，而ios_base::app是允许数据添加到文件尾
• ios_base::app允许数据添加到文件尾，但是对于文件前面的部分则是只读x

long a = 78;
long b;

ofstream fout;
fout.open("words.txt", ios_base::out|ios_base::binary);
fout.write((char*)&a, sizeof(a));
fout.close();

ifstream fin("words.txt", ios_base::in | ios_base::binary);
fin.read((char*)&b, sizeof(b));
cout << b;

• write() 和 read()对二进制文件进行读写

随机存取

fstream finout("words.txt",ios_base::in|ios_base::out|ios_base::binary);
finout.seekg(25, ios_base::beg);
string word;
finout >> word;
cout << word;

seekg(streamofff,ios_base::seekdri )将输入指针调到离文件开头25个字节，文件字节是从0开始编号的，第25个字节，本身也算。
seekg(steampos)绝对位置，此位置以开头作为参考量
ios_base::beg 开头
ios_base::cur 当前
ios_base::end 结尾
tellg()将返回当前指针的位置，其以开头作为偏移量。

内核格式化

其实就是用缓冲区来模仿输入输出，但是操作的对象是字符串。让字符串也可以像文件或者输入行一样被输入输出。
sstream

ostringstream outstr;
double price = 380.0;
const char* p = "for a copy of";
outstr.precision(2);
outstr << "price: " << price << endl;
outstr << p;
string result = outstr.str();
cout << result;

str()将返回当前缓冲区中的字符，且不会被因函数的调用被清除，即可以叠加。

string a;
istringstream instr("tdd");
instr >> a;
cout << a;
//tdd

instr可以使用string 对象进行初始化。