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C语言的输入输出
流是什么
C++IO流
C++标准IO流
C++文件IO流
stringstream的介绍
C语言的输入输出
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 ) 。
注意宽度输出和精度输出控制。C语言借助了相应的缓冲区来进行输入与输出。如下图所示:
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,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 ” 。
流是什么
“ 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 ( 其单位可以是bit,byte,packet )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 ” 。
它的 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;
C++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
问题:C++为什么要设计出这样一套IO流呢?
为了兼顾自定义类型;一是因为C++是面向对象的,所以设计一套操作简单的输入输出流是合理的,二是因为在C++中因为类的出现,有时候为了方便输出类的成员变量,会对插入流进行重载;原来的printf无法对自定义类型合适的匹配,所以使用cout然后重载了<<;
C++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
// 单个元素循环输入
while(cin>>a)
{// ...
}
// 多个元素循环输入
while(c>>a>>b>>c)
{// ...
}
// 整行接收
while(cin>>str)
{// ...
}
在C语言中对于多行输入我们通常是使用while(scanf(...)!=EOF);
7. istream类型对象转换为逻辑条件判断值
istream& operator>> (int& val);
explicit operator bool() const;
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;
class Date
{friend ostream& operator << (ostream& out, const Date& d);friend istream& operator >> (istream& in, Date& d);
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1):_year(year), _month(month), _day(day){}operator bool(){// 这里是随意写的,假设输入_year为0,则结束if (_year == 0)return false;elsereturn true;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
istream& operator >> (istream& in, Date& d)
{in >> d._year >> d._month >> d._day;return in;
}
ostream& operator << (ostream& out, const Date& d)
{out << d._year << " " << d._month <<" "<< d._day ;return out;
}
// C++ IO流,使用面向对象+运算符重载的方式
// 能更好的兼容自定义类型,流插入和流提取
int main()
{// 自动识别类型的本质--函数重载// 内置类型可以直接使用--因为库里面ostream类型已经实现了int i = 1;double j = 2.2;cout << i << endl;cout << j << endl;// 自定义类型则需要我们自己重载<< 和 >>Date d(2022, 4, 10);cout << d;
while (d){cin >> d;cout << d;}return 0;
}
8.IO流标志
一个整型值表示4个标志(位图);
eofbit是文件流标志:
failbit是读取失败标志(内部逻辑操作上的错误);
badbit是一些错误,失败(一般情况下不会出现badbit,IO流失败一般出现failbit,比较严重的情况才会出现badbit);
goodbit是IO流正常标志;
问题:为什么ctrl+z会中值输入?
ctrl+z不同于ctrl+c(杀进程),ctrl+z正是设置了一个标志failbit为0,然后就会停止IO流输入;
eofbit是文件流标志:
failbit是读取失败标志(内部逻辑操作上的错误);
badbit是一些错误,失败(一般情况下不会出现badbit,IO流失败一般出现failbit,比较严重的情况才会出现badbit);
goodbit是IO流正常标志;
问题:为什么ctrl+z会中值输入?
ctrl+z不同于ctrl+c(杀进程),ctrl+z正是设置了一个标志failbit为0,然后就会停止IO流输入;
cin 的下面四个函数可以读取标志的状态:
演示: 一开始的情况下,只有good标志设置为了1;
ctrl+z设置标志:
string str; while (cin >> str){cout <<"goodbit: " << cin.good() << endl;cout << "failbit: " << cin.fail() << endl;cout << "badbit: " << cin.bad() << endl;cout << "eofbit: " << cin.eof() << endl << endl;cout << str << endl << endl;}cout << "goodbit: " << cin.good() << endl; cout << "failbit: " << cin.fail() << endl; cout << "badbit: " << cin.bad() << endl; cout << "eofbit: " << cin.eof() << endl << endl; while (cin >> str){cout << "goodbit: " << cin.good() << endl; cout << "failbit: " << cin.fail() << endl; cout << "badbit: " << cin.bad() << endl; cout << "eofbit: " << cin.eof() << endl << endl; cout << str << endl << endl; }return 0;
}
我们可以输入ctrl+Z的时候,标志failbit被设置成了1;IO流错误,因此没有继续读取;
读取不匹配情况
int i;cin >> i;cout << "值" << i << endl; cout << "标志" << endl; cout << cin.good() << endl; cout << cin.fail() << endl; cout << cin.bad() << endl; cout << cin.eof() << endl; cin >> i;cout << "值" << i << endl;cout << "标志" << endl; cout << cin.good() << endl; cout << cin.fail() << endl; cout << cin.bad() << endl; cout << cin.eof() << endl; return 0;
}
读取变量时是从缓冲区中拿的,每次输入提取后都会清空;也就是变量默认值是0;提取失败的话,变量的值就是0;
如果为了保证每次读取整形成功,那就可以使用cin.get()把字符去掉,否则字符会一直在缓冲区,影响后面的输入;
if (cin.fail()){cin.clear(); char ch;while (cin.get(ch)){cout << ch << endl; }}
这样就可以一直输入整形;
C++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
struct ServerInfo
{char _address[32];int _port;Date _date;
};
struct ConfigManager
{
public:ConfigManager(const char* filename):_filename(filename){}void WriteBin(const ServerInfo& info){ofstream ofs(_filename, ios_base::out | ios_base::binary);ofs.write((const char*)&info, sizeof(info));}void ReadBin(ServerInfo& info){ifstream ifs(_filename, ios_base::in | ios_base::binary);ifs.read((char*)&info, sizeof(info));}// C++文件流的优势就是可以对内置类型和自定义类型,都使用// 一样的方式,去流插入和流提取数据// 当然这里自定义类型Date需要重载>> 和 <<// istream& operator >> (istream& in, Date& d)// ostream& operator << (ostream& out, const Date& d)void WriteText(const ServerInfo& info){ofstream ofs(_filename);ofs << info._address << " " << info._port<< " "<<info._date;}void ReadText(ServerInfo& info){ifstream ifs(_filename);ifs >> info._address >> info._port>>info._date;}
private:string _filename; // 配置文件
};
int main()
{ServerInfo winfo = { "192.0.0.1", 80, { 2022, 4, 10 } };// 二进制读写ConfigManager cf_bin("test.bin");cf_bin.WriteBin(winfo);ServerInfo rbinfo;cf_bin.ReadBin(rbinfo);cout << rbinfo._address << " " << rbinfo._port <<" "
<<rbinfo._date << endl;// 文本读写ConfigManager cf_text("test.text");cf_text.WriteText(winfo);ServerInfo rtinfo;cf_text.ReadText(rtinfo);cout << rtinfo._address << " " << rtinfo._port << " " <<
rtinfo._date << endl;return 0;
}
stringstream的介绍
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 。
int main()
{int n = 123456789;char s1[32];_itoa(n, s1, 10);char s2[32];sprintf(s2, "%d", n);char s3[32];sprintf(s3, "%f", n);return 0;
}
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 sstreamsstream.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; // idDate _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。