C++输入输出的一点总结

"Hello World!"，是大多数程序员学习一门语言的时候写的第一个程序，我学C++的时候也不例外。当随着学习的深入，我们会发现不得不回头重新审视这个简单的程序，因为它背后隐藏着许多细节方面的知识，对于高手来说，也许是不值一提，但对于我们这些菜鸟来说，这些细枝末节的知识点却是我们走向大牛必须迈过的艰难，因为很少有书会讲这些。

讲的啰嗦了点，本文是讲输入输出的小细节的，前几篇文章陆陆续续讲了缓冲区，文本文件和二进制文件，回车换行等等。。。这篇文章就对上面的知识做个总结贯通。

输入输出其实是狭义的信息交换，一端的信息通过管道流到另一端，并展示或者保存起来。因为计算机是以位保存信息的，所以计算机传递信息可以以位为单位传播，这毫无疑问是没问题的。但是人类能够看懂的并不是位，而是一个一个字符(仅以英文为例)，所以C++的输入输出是以字节为单位的，以为ASCII是用一个字节表示一个字符的。稍微提前点讲一句，即使是二进制文件，也是以字节为单位的。

前几篇文章有一篇是介绍缓冲区的，缓冲区是存放了要输出或输入的字节信息。处理器并不直接与IO设备交换信息，而是直接与缓冲区打交道。

正文：

C++的输入输出主要包括三个部分：标准输入输出流、文件流和字符串流，大多数书上是这么说的，但解释清楚或者解释的比较直白的比较少。标准输入输出其实是与控制台（屏幕）和键盘打交道要用到的一系列类和对象，文件流则是与文件相关的一系列类和对象，同理字符串流，但其实这三类都属于输入输出流。你可以这样想象，这三个是的出发点都是处理器，当然中间都有缓冲区，但终点或目的地不同，分别是（屏幕和键盘）、文件和字符串。

我们先讲解目的地或终点是屏幕和键盘的这类流，我们知道计算机存储是以二进制的方式存储的，我们人类读东西是以字符读取的，当然我们也可以看懂二进制，但是只有纯数字的我们才能转换为相等的二进制表示，例如10=0x0000000A（int是四个字节），但是A却没有纯粹的二进制表示，这时候我们就自己定义了一套表示方法ASCII，人为把A用二进制表示为0x41。看样子到这时候天下太平统一，但是不然，这时候会产生一个混乱，那我要存储10ABCD45678到内存或外存的时候（外存和内存是一样的），遇到数字的时候，例如遇到10我是看做0x00000000A这形式，将它存到内存或文件，还是将10看做两个字符，分别是1和0字符，以0x31和0x30（1和0的ASCII值）方式存到内存或外存。其实这个问题就是二进制文件和文本文件的区别的由来，其实字母字符ABSHTY等这些，只能用ACSII来表示，但是数字却有两种方式，int、float和字符表示。那这和标准输入输出什么关系啊，这不应该是文件流要讲的么？对的，文件流才会遇到这个问题，标准输入输出流不会遇到这个问题，其实不是不会遇到，而是编译器或者库文件帮我们统一了，即标准输入输出流是文本文件的形式，即将所有的输入输出看做是字符形式。例如cout<<10<<endl;这个语句是输入int型的10这个数值到屏幕显示，当然，首先它输入到缓冲区，缓冲区可以看做是内存，那10是以什么形式存放到缓冲区的呢？答案是字符形式，即缓冲区存放的是0x3130，然后屏幕在读取缓冲区的内容，显示出来。因为屏幕读取缓冲区的内容，默认或只能以字符形式读取，就是，以每个字节为单位读取，然后根据ASCII翻译成字符，输出这个字符的图形。那怎么证明是这样的呢？我们可以以二进制的方式将内容输出到缓冲区，即cout.write((char*)&a,4);，a是int型，是10。缓冲区存放的不再是两个字节的0x3130，而是四字节的0x0000000A，但是屏幕不管你以什么方式写到缓冲区，它读取缓冲区的时候，仍然会以字节为单位读取，并翻译成字符，那么0x0000000A就代表四个字符，分别是回车和三个空字符。键盘呢?键盘也是类似的，你键盘输入的也是字符，然后将字符的ASCII码值放在缓冲区，等待cin去提取，有人会问，cin是可以直接提取整型的，例如：int a;cin>>a。如果我输入的是10，那么其实缓冲去存放的是0x3130，那么我提取会出错，即使我能提取到3130，但int是四个字节的，也还差两个字节，其实这个时候cin>>帮你完成了转换，从字符到整型的转换。

而遇到文件的话，你得自己定义，你是以二进制方式打开还是以文本方式打开，其实 以二进制文件形式打开，读写只能用成员函数write和read，如果你以文本文件的形式打开，其实也是可以以文本文件的方式读取的。

总结起来就是这样子的，当你和屏幕或键盘传消息，和屏幕的话，肯定是输出流，如果你用插入符<<，则你插入缓冲区的都是字符流，即例如你cout<<10,这是插入缓冲区的是两个字符1和0，内存是两个字节是0x31和0x30，然后当缓冲区刷新的时候，你看到是1和0两个字符；当你不用<<想缓冲区输入流，而是以write函数，则在缓冲区流进的数据不会改变，还是二进制的10，即四个字节的内容（当然，write函数的用法自己去百度），然后缓冲区刷新，还是每个字节翻译成字符的读取，10的话，在屏幕上显示的是一个换行符，即回车换行的操作。因为10是回车的ASCII值，当然，还有三个为0的字节，都是空字节。

然后是键盘输入，你输入流进入的缓冲区都是字符流，即你输入A，在缓冲区的形成一个字节的数是0x41，你输入1，则缓冲区还是一个字节的数0x31，并不会是四个字节的int型的内存表现形式。主要取决于你怎么去读取缓冲中的内容，你是以字符流的方式提取，还是以二进制的方式提取。以字符流的方式则是根据cin>>a，a的类型来决定，例如，你键盘输入了123ABC(空格)3d，这个在缓冲区的内存存储形式是0x31_32_33_41_42_43_20_33_64,下划线为人为添加的分隔符号，如果a是int型，那么提取符号一直提取到A为止，其实是fail函数为真(可不用理解)，那么你提取了123，但你不能把123在缓冲区对应的内容直接搬迁到存储a的内存中去，因为a是四个字节的，123在缓冲区也只占3个字节，即使假设你提取的是1230是四个字节，也不行，那么最终显示a的值不是1230而是0x30313233这四个字节组成的int型，是一个很大的值，所以，cin>>a,提取了123三个字符以后，经过转换将123变为int的123，在传给a。如果二进制的方式读取的话，则是将缓冲区的内容原封不动的搬迁到你你要读取的地方。cin.write((char*)&a,4)。中间不会进行转换。

文件流的其实也是相似的，只根据你以什么方式写到文件中去（而并不依赖你以什么方式打开文件），如果文本方式的话，将你所写的东西都先转换成字符，放到缓冲区，然后在放到文件的内存中去，例如out<<123，虽然123 是int型的，但是先将123转换成"123",然后放到缓冲区，即缓冲区的是0x313233,而并不是123的四个字节的int型的，当你以二进制的方式写到文件的时候，才是将原封不动的123的int型放到缓冲，然后再从缓冲放到文件中去。

你以什么方式打开文件的话，这个就行屏幕，屏幕是怎么解释缓冲区传来的内容的？以字符流的方式，将每个字节翻译成一个字符，在屏幕上显示，举个例子，如何以二进制的方式输出到屏幕，显示A，则你得cout.write((char*)&a,1)，a=65；你以文本文件的形式打开文件就行屏幕显示一样，其实也就是屏幕显示，打开文件是看文件，它也是将里面的内容以每个字节为单位根据ASCII翻译成字符，显示出来，如果当初你是以<<写的文件，那么就能对应起来，如果是以write函数写的文件，如果你写的字母，那么还好没什么影响，如果是write(65),那么显示的是A这个字符和三个空字符。

所以，综上，文本文件存储还是二进制文件存储取决于你用<<还是write()成员函数？如果，以<<的符号的方式，则将要存储的先翻译成字符，123翻译成"123"，存放到缓冲区，如果以writ()，则将write的变量地址的值原封不动的放到缓冲区。如果是读取的话，也是不管文件的打开方式是什么，只取决于你用什么读取，用>>还是read()函数，如果用，当然键盘输入特殊了，你输什么，都是翻译成字符型放到缓冲区，如果你以>>方式的话，取决于你>>a,a的类型，如果是read的，则将缓冲区的内容原封不动的读取出来，放到a的内存中去。

所以<<和>>是一个相反过程，<<将东西翻译成字符放到缓冲区，>>a将缓冲区的内容看成是字符类型，然后根据a的类型，将字符翻译成a相应的类型。

read和write则是原封不动的将缓冲区的内容搬迁一下。

啰嗦了，不知道有没有讲明白，以后在进行更详细明了的总结改正吧。