流的概念
“流”是流动的意思，即物质从一处向另一处流动的过程，是对一种有序连续且有方向性的数据的抽象描述。
C++流分为输入和输出
输入： 信息从外部输入设备（比如键盘）输入到计算机内部（比如内存）。
输出： 从计算机内部输出到外部设备（比如显示器）。
这种输入输出的过程被形象的比喻为“流”。
流的特性： 有序连续，具有方向性
C++定义了I/O标准类库来实现这种流动，其中的每个类都被称为流/流类，用来完成某方面的功能
C++IO流
ios为基类，其它类直接或间接派生自ios类
C++标准IO流
C++标准库提供了4个全局流对象（cin、cout、cerr、clog）：
1、cout进行标准输出，即数据从内存输出到控制台（显示器）。
2、cin进行标准输入，即数据通过键盘输入到程序中。
3、cerr进行标准错误的输出。
4、clog进行日志的输出。
由上面的图可得知，cout、cerr、clog都是由ostream类实例化出的三个不同的对象，这几个对象区别不大，但是应用场景不同。
注意事项：
1、使用这几个对象时，需要包含iostream头文件，并且引入std标准命名空间或者使用时指定所属的命名空间。
例子：
方式一：引入标准命名空间
#include <iostream> // 包含iostream文件
using namespace std; // 引入std标准命名空间
int main()
{
int a = 0;
cin >> a;
cout << a << endl;
return 0;
}
方式二：指定所属命名空间
#include <iostream> //包含iostream文件
int main()
{
int a = 0;
std::cin >> a; // 使用时指定所属命名空间
std::cout << a << std::endl; // 使用时指定所属命名空间
return 0;
}
2、cin为缓冲流。键盘输入的数据保存在缓冲区中，提取时从缓冲区中提取。如果输入数据过多，多余的数据会留在缓冲区，之后再提取。如果输入有误，需要在回车之前进行修改，按下回车后就不能进行修改，输入缓冲区中的数据读取完后，才能输入新数据。
例子：
int main()
{
int a = 0, b = 0;
cin >> a; //输入：1 2
cout << a << endl; 输出：1
cin >> b; // 直接从输入缓冲区提取 不需要再输入
cout << b << endl; 输出：2
return 0;
}
说明： 当我们在第一次输入时，输入1和2，a只会读取到1，2就留在缓冲区，此时代码执行到cin>>b时，由于缓冲区还有数据，就不需要我们再次输入了，会读取缓冲区剩余的2.
3、输入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（置1），程序继续。
4、空格和回车都作为数据之间的分隔符，所以多个数据输入时，可以在一行输入，也可以分行输入。如果输入的是字符型和字符串时，要注意空格的问题。
例子：
int main()
{
string s;
cin >> s; // 输入："hello world"
cout << s << endl; // 输出："hello"
return 0;
}
由于空格作为分隔符，原本想输入hello world给字符串s赋值，但是字符串s只有数据hello。
对于含有空格的字符串，我们需要使用getline函数进行读取，因为getline函数只有遇到’\n’才会停止读取。
例子：
int main()
{
string s;
getline(cin, s); // 输入："hello world"
cout << s << endl; // 输出："hello world"
return 0;
}
5、cin和cout可以直接输入和输出内置类型的数据。因为标准库已经将所有内置类型的输入和输出进行了重载。
>> 运算符的重载：
<< 运算符的重载：
6、对于自定义类型，如果要支持cin和cout的标准输入输出，则需要对<<和>>进行重载。
例子：
#include <iostream>
using namespace std;
class Date
{
// 将重载函数作为友元函数
friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);
friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
public:
Date(int year = 2025, int month = 1, int day = 1)
:_year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
//对>>进行重载
istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
in >> d._year >> d._month >> d._day;
return in;
}
//对<<进行重载
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
out << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;
return out;
}
int main()
{
Date d;
cin >> d; //输入：2025 5 18
cout << d << endl; //输出：2025-5-18
return 0;
}
7、对于在线OJ中需要进行多组输入时
C语言解决方法：
while (scanf("%d", &a) != EOF)
{
//...
}
C++解决方法：
while (cin >> a)
{
//...
}
C++文件IO流
文件操作步骤：
C++根据文件内容的数据格式将文件分为二进制文件和文本文件，采用文件流对象操作文件的一般步骤如下：
1、定义一个文件流对象
操作文件的类有三个：
ofstream：只写
ifstream：只读
fstream：读+写
2、使用文件流对象的成员函数打开一个磁盘文件，使得文件流对象和磁盘文件之间建立联系。
文件常见打开方式如下：
in：以读的方式打开文件
out：以写的方式打开文件
binary：以二进制方式对文件进行操作
ate：输出位置从文件的末尾开始
app：以追加的方式对文件进行写入
trunc：先将文件内容清空再打开文件
3、使用提取和插入运算符对文件进行读写操作，或者使用成员函数进行读写操作。
对文件进行提取和插入操作的常用成员函数如下：
put：插入一个字符到文件
write：插入一段字符到文件
get：从文件提取字符
read：从文件提取多个字符
tellg：获取当前字符在文件当中的位置
seekg：设置对文件进行操作的位置
>>运算符重载：将数据形象地以“流”的形式进行输入
<<运算符重载：将数据形象地以“流”的形式进行输出
4、关闭文件
二进制的形式操作文件
//以二进制的形式对文件进行写入
void WriteBinary()
{
ofstream ofile; //定义文件流对象
ofile.open("test.bin", ofstream::out | ofstream::binary); //以二进制写入的方式打开test.bin文件
char data[] = "helloworld";
ofile.write(data, strlen(data)); //将data字符串写入文件
ofile.put('!'); //将字符'!'写入文件
ofile.close(); //关闭文件
}
//以二进制的形式对文件进行读取
void ReadBinary()
{
ifstream ifile; //定义文件流对象
ifile.open("test.bin", ofstream::in | ofstream::binary); //以二进制读取的方式打开test.bin文件
ifile.seekg(0, ifile.end); //跳转到文件末尾
int length = ifile.tellg(); //获取当前字符在文件当中的位置，即文件的字符总数
ifile.seekg(0, ifile.beg); //重新回到文件开头
char data[100];
ifile.read(data, length); //将文件当中的数据全部读取到字符串data当中
ifile.close(); //关闭文件
}
文本的形式操作文件
//以文本的形式对文件进行写入
void WriteTxt()
{
ofstream ofile; //定义文件流对象
ofile.open("test.txt"); //以写入的方式打开test.txt文件
char data[] = "helloworld";
ofile.write(data, strlen(data)); //将data字符串写入文件
ofile.put('!'); //将字符'!'写入文件
ofile.close(); //关闭文件
}
//以文本的形式对文件进行读取
void ReadTxt()
{
ifstream ifile; //定义文件流对象
ifile.open("test.txt"); //以读取的方式打开test.txt文件
ifile.seekg(0, ifile.end); //跳转到文件末尾
int length = ifile.tellg(); //获取当前字符在文件当中的位置，即文件的字符总数
ifile.seekg(0, ifile.beg); //重新回到文件开头
char data[100];
ifile.read(data, length); //将文件当中的数据全部读取到字符串data当中
cout << length << endl;
cout << data << endl;
ifile.close(); //关闭文件
}
注意： 使用ofstream类对象的open函数时，若不指定打开方式，则默认以写的方式打开文件；使用ifstream类对象的open函数时，若不指定打开方式，则默认以读的方式打开文件；使用fstream类对象的open函数时，若不指定打开方式，则默认以写+读的方式打开文件。
使用>>和<<对文件进行操作
//对文件进行写入操作
void WriteFile()
{
ofstream ofs("data.txt"); //定义文件流对象，并打开文件
ofs << "helloworld!"; //字符串“流入”文件
ofs.close(); //关闭文件
}
//对文件进行读取操作
void ReadFile()
{
ifstream ifs("data.txt"); //定义文件流对象，并打开文件
char data[100];
ifs >> data; //文件数据“流入”字符串data
ifs.close(); //关闭文件
}
注意： 可以在定义文件流对象的同时指定将要打开的文件名，以及文件的打开方式。
stringstream相关介绍
C语言中，将一个整形变量数据转化为字符串格式有两种方法。
1、使用itoa函数进行转化。
int a = 10;
char arr[10];
itoa(a, arr, 10); //将整型的a转化为十进制字符数字存储在字符串arr当中
2、使用sprintf函数进行转化。
int a = 10;
char arr[10];
sprintf(arr, "%d", a); //将整型的a转化为字符串格式存储在字符串arr当中
虽然这两种方式能完成转化，但是转化时需要先给出保存结果的空间，而空间难以界定。并且转化格式不匹配时可能会得到错误的结果甚至程序崩溃。
C++中，可以使用stringstream类对象来避开此问题。
需要包含头文件sstream
该头文件下有三个类
ostringstream：输出操作
istringstream：输入操作
stringstream：输入操作+输出操作
stringstream可以用来将数值类型数据格式化为字符串以及字符串的拼接
1、将数值类型数据格式化为字符串
#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
int a = 10;
string sa;
stringstream s;
s << a; //将int类型的a放入输入流
s >> sa; //从s中抽取前面插入的int类型的值，赋值给string类型（方式一）
cout << sa << endl;
s.str(""); //将stringstream底层管理的string对象设置为""。
s.clear(); //将上次转换状态清空掉
//进行下一次转换
double b = 6.66;
s << b;
sa = s.str(); //获取stringstream中管理的string类型（方式二）
cout << sa << endl;
return 0;
}
2、字符串拼接
#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string rets;
stringstream s;
s << "hello" << "world"; //将多个字符串放入stringstream中
s >> rets; //方式一获取
cout << rets << endl;
s.str(""); //将stringstream底层管理的string对象设置为空字符串
s.clear(); //将上次转换状态清空掉
s << "you" << " " << "are" << " " << "beautiful"; //将多个字符串放入stringstream中
rets = s.str(); //方式二获取
cout << rets << endl;
return 0;
}
注意事项：
1、stringstream实际是在底层维护了一个string类型的对象用来保存结果。
2、stringstream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，因此在下一次转换前必须调用clear将状态重置为goodbit才可以转换，但clear不会将stringstream底层的string对象清空，需要手动清空。
3、可以使用s.str(“”)的方式将stringstream底层的string对象设置为空字符串，否则多次转换时，会将结果全部累积在底层string对象中。
4、获取stringstream转换后的结果有两个方法，一是使用>>运算符之间从流当中提取，二是使用s.str( )获取stringstream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，也不会存在格式化失败的风险，因此使用更方便，更安全。
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