《C++ Primer》学习笔记（第八章）——IO库

IO库

<本章内容不多，复习完本章内容后打算先跳过第九章、第十章以及第十一章，先复习第十二章关于多态内存以及智能指针的知识，然后在将c++11新标准库容器（第九章顺序容器，第十一章关联容器）进行一个整合，然后学习一下第十章泛型算法，那么本书第二部分的关于c++标准库的内容就基本完成>

c++不直接处理输入和输出，而是使用标准库类来处理面向流的输入和输出：
1、iostream处理控制台IO；
2、fstream处理命名文件IO；
3、stringstream处理内存string的IO。

其中，fstream和stringstream类都是继承自iostream类，输入类继承istream，输出类继承ostream。所以在iostream类能够进行的操作，在fstreaam和stringstream类同样可以进行，而且fstream和stringstream类还各自定义了自己的操作。

一、iostream类
1、IO对象不能进行赋值或拷贝，因此对IO操作的函数形参不能设置为流类型，而是应该设置为引用类型，返回类型同样应该设置为引用类型，由于读写一个IO对象会改变其状态，因此形参不能为const。这就是为什么第十四章重载>>和<<运算符时，应该重载成以下形式：

istream& operator>>(istream &is, A& a)
{
	is >> a.age >> a.name;
	return is;
}

2、由于流可能处于错误状态，比如先一个int型变量输入整型时，却输入一个字符串，因此在使用一个流之前应该判断其是否处于一个良好状态，如：

int i;
while(cin>>i)  //对输入流进行判断
cout<<i<<endl;

3、管理输出缓冲：每一个输出流都管理一个缓冲区，用来保存程序读写的数据，处于缓冲区的数据不一定立即被打印出来，操作系统可能将数据保存到缓冲区，随后再打印，这样也会提高系统性能，只有当缓冲区刷新时，缓冲区的数据才会被打印出来，那么什么时候缓冲刷新呢，一般以下几种情况会导致缓冲刷新使数据立马被打印出来：

①、程序正常结束，即main的return执行时，也会执行缓冲刷新；
②、缓冲区满时，会自动缓冲刷新，这样新数据才能进入缓冲区；
③、一个输出流关联到另一个流，比如读cin时会导致cout的缓冲区被刷新；
④、使用操作符unitbuf设置流内部状态，这样所有输出操作后都会立即进行缓冲刷新，如：

cout<<unitbuf;  //设置流内部状态，所有输出操作后都会立即进行缓冲刷新

⑤、使用操作符如endl、flush、ends来显示刷新缓冲区。endl是我们经常使用的，endl进行换行然后刷新缓冲区。flush刷新缓冲区当不输出如何额外的字符；ends插入一个空字符然后刷新缓冲区。如：

cout<<"HELLO"<<ends; //输出为HELLOa，不知道为什么末尾有一个a

4、使用文件流对象：
1、当我们想要读写一个文件时，可以定义一个文件流对象，并且调用open函数将文件流对象和文件关联起来，一旦一个流对象已经打开，就不能在对其调用open函数。当读写完毕后，调用close关闭文件，如：

ifstream in;  //构建一个ifstream流对象
ifstream if(filename1);//使用一个文件初始化流对象时，会隐式调用open进行关联，不用在调用open函数。
in.open(filename2) ;//将流对象与指定文件名关联起来
in.open(filename3);//错误，可以先调用in.close()，然后调用open();

2、注意ofstream为输出流对象，表示从内存中向存储器输出；ifstream为输入流对象，表示从存储器中向内存输入，fstream对象即可以表示输出也可以表示输入。此外我们还可以在open()函数中指明文件模式，文件模式有：

in  以读方式打开
out 以写方式打开
app 每次写操作前，均定位到文件末尾
ate 打开文件后立即定位到文件末尾
trnuc 截断文件
binary  以二进制方式进行IO

ifstream对象默认为in文件模式，ofstream默认为out文件模式，文件模式可以使用fstream::in或者ifstream::in如：

ifstream in;
in.open("filename")//默认为in文件模式，相当于in.open("filename",ifstream::in);
ofstream out;
out.open("filename")//默认为out文件模式，相当于out.open("filename",ofstream::in);

举个栗子，如果我们想要向D盘中的某个txt文档写入数据，相当于从内存向D盘输出数据，我们使用ofstream流对象：

#include<fstream>
ofstream out;
out.open("D:\\test.txt",ofstream::out);  //如果D盘没有test.txt文档，那么就会创建一个文档
out << "床前明月光，" << endl<< "疑是地上霜。" << endl << "举头望明月," << endl << "低头思故乡。" << endl;
out.close();  //关闭文档

测试，打开D盘找到test.txt文件并打开，里面的内容为：

床前明月光，
疑是地上霜。
举头望明月,
低头思故乡。

注意，由于我们在每一句诗后面输入了操作符endl，所以test.txt文档中每句诗为换行。

另一个十分重要的问题是：当我们在使用应该ofstream流向test.txt输入数据时，原来test.txt中的内容会被丢弃，例如我们对上述文档test.txt在输入另一首诗：

ofstream out;
	out.open("D:\\test.txt",ofstream::out);
	out << "锄禾日当午，" << endl<< "汗滴禾下土。" << endl << "谁知盘中餐," << endl << "粒粒皆辛苦。" << endl;
	out.close();

此时打开D盘找到之前的test.txt，里面的内容只有：

锄禾日当午，
汗滴禾下土。
谁知盘中餐,
粒粒皆辛苦。

可以发现，之前输入的《静夜思》被丢弃了。为了防止ostream流清空给定文件，我们需要指定文件模式为app模式，即每次写操作前定位到文件末尾进行写入，如我们再对上述文件中写入《静夜思》：

ofstream out;
	out.open("D:\\test.txt",fstream::app); //相对于	out.open("D:\\test.txt",fstream::app|fstream::out)
	out << endl << "床前明月光，" << endl << "疑是地上霜。" << endl << "举头望明月," << endl << "低头思故乡。" << endl;
	out.close();

此时我们重新打开test.txt文档，里面的内容就是：

锄禾日当午，
汗滴禾下土。
谁知盘中餐,
粒粒皆辛苦。

床前明月光，
疑是地上霜。
举头望明月,
低头思故乡。

注意：因为我在输入《静夜思》之前，先输入了一个endl，使用两首诗之间有空行。

4、类似，如果我们先把test.txt从D盘读入到内存并且打印到控制台窗口，就使用ifstream流对象，并且使用getline(）函数读取每一行数据，如：

ifstream in;  //从存储器读入到内存使用ifstream流对象
in.open("D:\\test.txt");//隐式文件模式是ifstream::in
string s;
while (getline(in, s))   //对每一次输入进行判断，当没有内容时循环结束
cout << s << endl;

由于我们需要向控制台输出数据，因此使用对象cout，getline函数表示从一个istream对象读取一整行数据并存入一个string对象，因此getline()函数包含两个参数，第一个是istream对象，也就是in，另一个是string对象，也就是s。在s拿到每一行数据后，再通过标准输出cout输出到控制台窗口。因此上述过程就是先从存储器读入数据，然后又将读入的数据写出到控制台窗口。我们的结果为：