C++的IO流

目录

一.流的含义

二.C语言的IO流

三.C++的IO流 

 1.标准IO流

2.文件IO流

四.stringstream介绍

---

前言：我们需要了解一下C++的IO流，C++的IO流要比C语言的更好用一些。

一.流的含义

        流”即是流动的意思，是物质从一处向另一处流动的过程，是对一种有序连续且具有方向性的数据的抽象描述。
        C++流是指信息从外部输入设备（如键盘）向计算机内部（如内存）输入和从内存向外部输出设备（显示器）输出的过程。这种输入输出的过程被形象的比喻为“流”。

特性是：有序连续、具有方向性
        为了实现这种流动，C++定义了I/O标准类库，这些每个类都称为流/流类，用以完成某方面的功能。

二.C语言的IO流

        C语言中我们用到的最频繁的输入输出方式就是scanf ()与printf()。

        scanf(): 从标准输入设备(键盘)读取数据，并将值存放在变量中。

        printf(): 将指定的文字/字符串输出到标准输出设备(屏幕)。

        C语言借助了相应的缓冲区来进行输入与输出。

        对输入输出缓冲区的理解：

        1.可以屏蔽掉低级I/O的实现，低级I/O的实现依赖操作系统本身内核的实现，所以如果能够屏蔽这部分的差异，可以很容易写出可移植的程序。

        2.可以使用这部分的内容实现“行”读取的行为，对于计算机而言是没有“行”这个概念的，而有了这部分，就可以定义“行”的概念，然后解析缓冲区的内容，返回一个“行”。

三.C++的IO流 

        C++系统实现了一个庞大的类库，其中ios为基类，其他类都是直接或间接派生自ios类。

 1.标准IO流

        C++标准库提供了4个全局流对象cin、cout、cerr、clog，使用cout进行标准输出，即数据从内存流向控制台(显示器)。使用cin进行标准输入即数据通过键盘输入到程序中，同时C++标准库还提供了cerr用来进行标准错误的输出，以及clog进行日志的输出，从上图可以看出，cout、cerr、clog是ostream类的三个不同的对象，因此这三个对象现在基本没有区别，只是应用场景不同。

        在使用时候必须要包含文件并引入std标准命名空间。

注意：
        ① cin为缓冲流。键盘输入的数据保存在缓冲区中，当要提取时，是从缓冲区中拿。如果一次输入过多，会留在那儿慢慢用，如果输入错了，必须在回车之前修改，如果回车键按下就无法挽回了。只有把输入缓冲区中的数据取完后，才要求输入新的数据。

        ② 输入的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中对应位置位（置1），程序继续。

        ③ 空格和回车都可以作为数据之间的分格符，所以多个数据可以在一行输入，也可以分行输入。但如果是字符型和字符串，则空格（ASCII码为32）无法用cin输入，字符串中也不能有空格。回车符也无法读入。

        ④ cin和cout可以直接输入和输出内置类型数据，原因：标准库已经将所有内置类型的输入和输出全部重载了:

        ⑤ 对于自定义类型，如果要支持cin和cout的标准输入输出，需要对<<和>>进行重载。

        ⑥ 在线OJ中的输入和输出：

                对于IO类型的算法，一般都需要循环输入
                输出：严格按照题目的要求进行，多一个少一个空格都不行。
                连续输入时，vs系列编译器下在输入ctrl+Z时结束

        ⑦ istream类型对象转换为逻辑条件判断值

        实际上我们看到使用while(cin>>i)去流中提取对象数据时，调用的是operator>>，返回值是istream类型的对象，那么这里可以做逻辑条件值，源自于istream的对象又调用了operator bool，operator bool调用时如果接收流失败，或者有结束标志，则返回false。

2.文件IO流

        C++根据文件内容的数据格式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：
        ① 定义一个文件流对象
                ifstream ifile(只输入用)
                ofstream ofile(只输出用)
                fstream iofile(既输入又输出用)

        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

        ③ 使用提取和插入运算符对文件进行读写操作，或使用成员函数进行读写

        ④ 关闭文件

四.stringstream介绍

        在C语言中，如果想要将一个整形变量的数据转化为字符串格式，如何去做？

① 使用itoa()函数

② 使用sprintf()函数

        但是两个函数在转化时，都得需要先给出保存结果的空间，那空间要给多大呢，就不太好界定，而且转化格式不匹配时，可能还会得到错误的结果甚至程序崩溃。

        在C++中，可以使用stringstream类对象来避开此问题。

        在程序中如果想要使用stringstream，必须要包含头文件。在该头文件下，标准库三个类：istringstream、ostringstream 和 stringstream，分别用来进行流的输入、输出和输入输出操作，本文主要介绍stringstream。

        

stringstream主要可以用来：

        ① 将数值类型数据格式化为字符串

#include<sstream>
int main()
{
	int a = 12345678;
	string sa;
	// 将一个整形变量转化为字符串，存储到string类对象中
	stringstream s;
	s << a;
	s >> sa;
	// clear()
	// 注意多次转换时，必须使用clear将上次转换状态清空掉
	// stringstreams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
	// 因此下一次转换是必须调用clear()将状态重置为goodbit才可以转换
	// 但是clear()不会将stringstreams底层字符串清空掉
	// s.str("");
	// 将stringstream底层管理string对象设置成"",
	// 否则多次转换时，会将结果全部累积在底层string对象中
	s.str("");
	s.clear(); // 清空s, 不清空会转化失败
	double d = 12.34;
	s << d;
	s >> sa;
	string sValue;
	sValue = s.str(); // str()方法：返回stringsteam中管理的string类型
	cout << sValue << endl;
	return 0;
}

        ② 字符串拼接

int main()
{
	stringstream sstream;
	// 将多个字符串放入 sstream 中
	sstream << "first" << " " << "string,";
	sstream << " second string";
	cout << "strResult is: " << sstream.str() << endl;
	// 清空 sstream
	sstream.str("");
	sstream << "third string";
	cout << "After clear, strResult is: " << sstream.str() << endl;
	return 0;
}

        ③ 序列化和反序列化结构数据

struct ChatInfo
{
	string _name; // 名字
	int _id; // id
	Date _date; // 时间
	string _msg; // 聊天信息
};
int main()
{
	// 结构信息序列化为字符串
	ChatInfo winfo = { "张三", 135246, { 2022, 4, 10 }, "晚上一起看电影吧"
	};
	ostringstream oss;
	oss << winfo._name << " " << winfo._id << " " << winfo._date << " "
		<< winfo._msg;
	string str = oss.str();
	cout << str << endl << endl;
	// 我们通过网络这个字符串发送给对象，实际开发中，信息相对更复杂，
	// 一般会选用Json、xml等方式进行更好的支持
	// 字符串解析成结构信息
	ChatInfo rInfo;
	istringstream iss(str);
	iss >> rInfo._name >> rInfo._id >> rInfo._date >> rInfo._msg;
	cout << "-------------------------------------------------------"
		<< endl;
	cout << "姓名：" << rInfo._name << "(" << rInfo._id << ") ";
	cout << rInfo._date << endl;
	cout << rInfo._name << ":>" << rInfo._msg << endl;
	cout << "-------------------------------------------------------"
		<< endl;
	return 0;
}

注意：

① stringstream实际是在其底层维护了一个string类型的对象用来保存结果。

② 多次数据类型转化时，一定要用clear()来清空，才能正确转化，但clear()不会将stringstream底层的string对象清空。

③ 可以使用s. str("")方法将底层string对象设置为""空字符串。

④ 可以使用s.str()将让stringstream返回其底层的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，也不会出现格式化失败的风险，因此使用更方便，更安全。