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C++詳細講解IO流原理_C 語言

作者：雪芙花 ? 更新時間： 2022-06-29 編程語言

1. C語言的輸入與輸出

C語言中我們用到的最頻繁的輸入輸出方式就是scanf ()與printf()。 scanf(): 從標準輸入設備(鍵盤)讀取數

據，并將值存放在變量中。printf(): 將指定的文字/字符串輸出到標準輸出設備(屏幕)。注意寬度輸出和精度 輸出控制。C語言借助了相應的緩沖區來進行輸入與輸出。如下圖所示：

對輸入輸出緩沖區的理解：

1 .可以屏蔽掉低級I/O的實現，低級I/O的實現依賴操作系統本身內核的實現，所以如果能夠屏蔽這部分的差

異，可以很容易寫出可移植的程序。

2.可以使用這部分的內容實現“行”讀取的行為，對于計算機而言是沒有“行”這個概念，有了這部分，就可以

定義“行”的概念，然后解析緩沖區的內容，返回一個“行”。

簡而言之：

scanf():

從標準輸入設備(鍵盤)讀取數據，并將值存放在變量中

printf():

將指定的文字/字符串輸出到標準輸出設備(屏幕)（注意寬度輸出和精度輸出控制）

C語言借助了相應的緩沖區來進行輸入與輸出

2. 流是什么

概念：

  • “流”即是流動的意思，是物質從一處向另一處流動的過程，是對一種有序連續且具有方向性的數據（其單位可以是bit,byte,packet ）的抽象描述
  • C++流是指信息從外部輸入設備（如鍵盤）向計算機內部（如內存）輸入和從內存向外部輸出設備（顯示器）輸出的過程，這種輸入輸出的過程被形象的比喻為“流”

特性：

有序連續**、**具有方向性

注：為了實現這種流動，C++定義了I/O標準類庫，這些每個類都稱為流/流類，用以完成某方面的功能

3. C++IO流

C++系統實現了一個龐大的類庫，其中ios為基類，其他類都是直接或間接派生自ios類

C++標準庫提供了4個全局流對象cin、cout、cerr、clog，使用cout進行標準輸出，即數據從內存流向控制

臺(顯示器)。使用cin進行標準輸入即數據通過鍵盤輸入到程序中，同時C++標準庫還提供了cerr用來進行標 準錯誤的輸出，以及clog進行日志的輸出，從上圖可以看出，cout、cerr、clog是ostream類的三個不同的 對象，因此這三個對象現在基本沒有區別，只是應用場景不同。

在使用時候必須要包含文件并引入std標準命名空間。

注意：

  • cin為緩沖流。鍵盤輸入的數據保存在緩沖區中，當要提取時，是從緩沖區中拿。如果一次輸入過多，會留在那兒慢慢用，如果輸入錯了，必須在回車之前修改，如果回車鍵按下就無法挽回了。只有把輸入緩沖區中的數據取完后，才要求輸入新的數據。
  • 輸入的數據類型必須與要提取的數據類型一致，否則出錯。出錯只是在流的狀態字state中對應位置位（置1），程序繼續。
  • 空格和回車都可以作為數據之間的分格符，所以多個數據可以在一行輸入，也可以分行輸入。但如果是字符型和字符串，則空格（ASCII碼為32）無法用cin輸入，字符串中也不能有空格。回車符也無法讀入。
  • cin和cout可以直接輸入和輸出內置類型數據，原因：標準庫已經將所有內置類型的輸入和輸出全部重

載了:

  • 對于自定義類型，如果要支持cin和cout的標準輸入輸出，需要對<<和>>進行重載。
  • 在線OJ中的輸入和輸出：對于IO類型的算法，一般都需要循環輸入：
// 單個元素循環輸入
while(cin>>a)
{
// ...
}
// 多個元素循環輸入
while(c>>a>>b>>c)
{
// ...
}
// 整行接收
while(cin>>str)
{
// ...
}

輸出：嚴格按照題目的要求進行，多一個少一個空格都不行

C++文件IO流

C++根據文件內容的數據格式分為二進制文件和文本文件

采用文件流對象操作文件的一般步驟：

定義一個文件流對象

  • ifstream ifile(只輸入用)
  • ofstream ofile(只輸出用)
  • fstream iofile(既輸入又輸出用)

使用文件流對象的成員函數打開一個磁盤文件，使得文件流對象和磁盤文件之間建立聯系

使用提取和插入運算符對文件進行讀寫操作，或使用成員函數進行讀寫

關閉文件

#include<iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
// 使用文件IO流用文本及二進制方式演示讀寫配置文件
struct ServerInfo
{
	char _ip[32]; // ip
	int _port; // 端口
};
struct ConfigManager
{
public:
	ConfigManager(const char* configfile = "cfserver.config")
		:_configfile(configfile)
	{}
	void WriteBin(const ServerInfo& info)
	{
		// 這里注意使用二進制方式打開寫
		ofstream ofs(_configfile, ifstream::out | ifstream::binary);
		ofs.write((const char*)&info, sizeof(ServerInfo));
		ofs.close();
	}
	void ReadBin(ServerInfo& info)
	{
		// 這里注意使用二進制方式打開讀
		ifstream ifs(_configfile, ifstream::in | ifstream::binary);
		ifs.read((char*)&info, sizeof(ServerInfo));
		ifs.close();
	}
	void WriteText(const ServerInfo& info)
	{
		// 這里會發現IO流寫整形比C語言那套就簡單多了，
		// C 語言得先把整形itoa再寫
		ofstream ofs(_configfile);
		ofs << info._ip << endl;
		ofs << info._port << endl;
		ofs.close();
	}
	void ReadText(ServerInfo& info)
	{
		// 這里會發現IO流讀整形比C語言那套就簡單多了，
		// C 語言得先讀字符串，再atoi
		ifstream ifs(_configfile);
		ifs >> info._ip;
		ifs >> info._port;
		ifs.close();
	}
private:
	string _configfile; // 配置文件
};
int main()
{
	ConfigManager cfgMgr;
	ServerInfo wtinfo;
	ServerInfo rdinfo;
	strcpy(wtinfo._ip, "127.0.0.1");
	wtinfo._port = 80;
	// 二進制讀寫
	cfgMgr.WriteBin(wtinfo);
	cfgMgr.ReadBin(rdinfo);
	cout << rdinfo._ip << endl;
	cout << rdinfo._port << endl;
	// 文本讀寫
	cfgMgr.WriteText(wtinfo);
	cfgMgr.ReadText(rdinfo);
	cout << rdinfo._ip << endl;
	cout << rdinfo._port << endl;
	return 0;
}

注：相比于C語言方便很多，不用控制格式

4. stringstream的簡單介紹

在程序中如果想要使用stringstream，必須要包含頭文件。在該頭文件下，標準庫三個類：istringstre、ostringstream 和 stringstream，分別用來進行流的輸入、輸出和輸入輸出操作，本文主要介紹 stringstream。

stringstream主要可以用來：

  • 將數值類型數據格式化為字符串
#include<sstream>
int main()
{
int a = 12345678;
string sa;
// 將一個整形變量轉化為字符串，存儲到string類對象中
stringstream s;
s << a;
s >> sa;
// clear()
// 注意多次轉換時，必須使用clear將上次轉換狀態清空掉
// stringstreams在轉換結尾時(即最后一個轉換后),會將其內部狀態設置為badbit
// 因此下一次轉換是必須調用clear()將狀態重置為goodbit才可以轉換
// 但是clear()不會將stringstreams底層字符串清空掉
// s.str("");
// 將stringstream底層管理string對象設置成"",
// 否則多次轉換時，會將結果全部累積在底層string對象中
s.str("");
s.clear(); // 清空s, 不清空會轉化失敗
double d = 12.34;
s << d;
s >> sa;
string sValue;
sValue = s.str(); // str()方法：返回stringsteam中管理的string類型
cout << sValue << endl;
return 0;
}
  • 字符串拼接
#include<sstream>
int main()
{
int a = 12345678;
string sa;
// 將一個整形變量轉化為字符串，存儲到string類對象中
stringstream s;
s << a;
s >> sa;
// clear()
// 注意多次轉換時，必須使用clear將上次轉換狀態清空掉
// stringstreams在轉換結尾時(即最后一個轉換后),會將其內部狀態設置為badbit
// 因此下一次轉換是必須調用clear()將狀態重置為goodbit才可以轉換
// 但是clear()不會將stringstreams底層字符串清空掉
// s.str("");
// 將stringstream底層管理string對象設置成"",
// 否則多次轉換時，會將結果全部累積在底層string對象中
s.str("");
s.clear(); // 清空s, 不清空會轉化失敗
double d = 12.34;
s << d;
s >> sa;
string sValue;
sValue = s.str(); // str()方法：返回stringsteam中管理的string類型
cout << sValue << endl;
return 0;
}

注意：

  • stringstream實際是在其底層維護了一個string類型的對象用來保存結果。
  • 多次數據類型轉化時，一定要用clear()來清空，才能正確轉化，但clear()不會將stringstream底層的 string對象清空。
  • 可以使用s. str(“”)方法將底層string對象設置為""空字符串。
  • 可以使用s.str()將讓stringstream返回其底層的string對象。
  • stringstream使用string類對象代替字符數組，可以避免緩沖區溢出的危險，而且其會對參數類型進 行推演，不需要格式化控制，也不會出現格式化失敗的風險，因此使用更方便，更安全。

原文鏈接：https://blog.csdn.net/yin_ming_hui/article/details/124578059

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