[C/C++]C++的IO流

Lin_R 發(fā)布于2021-09-27 13:36 / 2127人閱讀

摘要：二中流的概念中的流是對(duì)一種有序連續(xù)且具有方向性的數(shù)據(jù)的抽象描述。用來(lái)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤的輸出。在使用時(shí)候必須要包含文件并引入標(biāo)準(zhǔn)命名空間。實(shí)際是在其底層維護(hù)了一個(gè)類型的對(duì)象用來(lái)保存結(jié)果。可以使用將讓返回其底層的對(duì)象。

?本文對(duì)比了C語(yǔ)言的輸入與輸出，介紹了流的概念、C++IO流以及stringstream。

一、C語(yǔ)言的輸入與輸出

二、C++中流的概念

三、C++IO流

1.C++標(biāo)準(zhǔn)IO流

2. C++文件IO流?

四、stringstream

一、C語(yǔ)言的輸入與輸出

C語(yǔ)言中我們最長(zhǎng)用到的輸入輸出方式就是scanf ()與printf()。

scanf(): 從標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備(鍵盤(pán))讀取數(shù)據(jù)，并將值存放在變量中。

printf(): 將指定的文字/字符串輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備(屏幕)。

C語(yǔ)言借助了相應(yīng)的緩沖區(qū)來(lái)進(jìn)行輸入與輸出。如下圖所示：?

其中，輸入輸出緩沖區(qū)的作用：可以屏蔽掉低級(jí)I/O的實(shí)現(xiàn)，低級(jí)I/O的實(shí)現(xiàn)依賴操作系統(tǒng)本身內(nèi)核的實(shí)現(xiàn)，所以如果能夠屏蔽這部分的差異，可以很容易寫(xiě)出可移植的程序。
可以使用這部分的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)“行”讀取的行為，對(duì)于計(jì)算機(jī)而言是沒(méi)有“行”這個(gè)概念，就可以定義“行”的概念，然后解析緩沖區(qū)的內(nèi)容，返回一個(gè)“行”。

二、C++中流的概念

C++中的流是對(duì)一種有序連續(xù)且具有方向性的數(shù)據(jù)的抽象描述。

C++流是指信息從外部輸入設(shè)備（如鍵盤(pán)）向計(jì)算機(jī)內(nèi)部（如內(nèi)存）輸入和從內(nèi)存向外部輸出設(shè)備（顯示器）輸出的過(guò)程。

特點(diǎn)是：有序連續(xù)、具有方向性。

為了實(shí)現(xiàn)這種流動(dòng)，C++定義了I/O標(biāo)準(zhǔn)類庫(kù)，這些每個(gè)類都稱為流/流類。

三、C++IO流

C++系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)龐大的類庫(kù)，其中ios為基類，其他類都是直接或間接派生自ios類

1.C++標(biāo)準(zhǔn)IO流

C++標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)提供了4個(gè)全局流對(duì)象cin、cout、cerr、clog。

cout進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)輸出，即數(shù)據(jù)從內(nèi)存流向控制臺(tái)(顯示器)。

cin進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)輸入即數(shù)據(jù)通過(guò)鍵盤(pán)輸入到程序中。

cerr用來(lái)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤的輸出。

clog進(jìn)行日志的輸出，

從上圖可以看出，cout、cerr、clog是ostream類的三個(gè)不同的對(duì)象，因此這三個(gè)對(duì)象現(xiàn)在基本沒(méi)有區(qū)別，只是應(yīng)用場(chǎng)景不同。在使用時(shí)候必須要包含文件并引入std標(biāo)準(zhǔn)命名空間。

另外：
（1）cin為緩沖流。鍵盤(pán)輸入的數(shù)據(jù)保存在緩沖區(qū)中，當(dāng)要提取時(shí)，是從緩沖區(qū)中拿。只有把輸入緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)取完后，才要求輸入新的數(shù)據(jù)。
（2）輸入的數(shù)據(jù)類型必須與要提取的數(shù)據(jù)類型一致，否則出錯(cuò)。
（3）空格和回車都可以作為數(shù)據(jù)之間的分格符，所以多個(gè)數(shù)據(jù)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(wú)法用cin輸入，字符串中也不能有空格。回車符也無(wú)法讀入。
（41）cin和cout可以直接輸入和輸出內(nèi)置類型數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)已經(jīng)將所有內(nèi)置類型的輸入和輸出全部重載了:

（5）自定義類型需要對(duì)<<和>>進(jìn)行重載。

2. C++文件IO流?

C++根據(jù)文件內(nèi)容的數(shù)據(jù)格式分為二進(jìn)制文件和文本文件。

采用文件流對(duì)象操作文件的一般步驟：

（1） 定義一個(gè)文件流對(duì)象【ifstream ifile(只輸入用)，ofstream ofile(只輸出用)，fstream iofile(既輸入又輸出用)】
（2） 使用文件流對(duì)象的成員函數(shù)打開(kāi)一個(gè)磁盤(pán)文件
（3）使用提取和插入運(yùn)算符對(duì)文件進(jìn)行讀寫(xiě)操作，或使用成員函數(shù)進(jìn)行讀寫(xiě)
（4） 關(guān)閉文件

四、stringstream

在C語(yǔ)言中，如果想要將一個(gè)整形變量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為字符串格式，可以使用itoa()函數(shù)，或使用sprintf()函數(shù)。
但在轉(zhuǎn)化時(shí)，都得需要先給出保存結(jié)果的空間，空間不好界定，且轉(zhuǎn)化格式不匹配時(shí)，可能還會(huì)得到錯(cuò)誤的結(jié)果甚至程序崩潰。

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類對(duì)象來(lái)避開(kāi)此問(wèn)題。
使用時(shí)要包含頭文件sstream。該頭文件下，標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)三個(gè)類：istringstream、ostringstream 和 stringstream，分別用來(lái)進(jìn)行流的輸入、輸出和輸入輸出操作。
其中stringstream主要可以用來(lái)：將數(shù)值類型數(shù)據(jù)格式化為字符串，字符串拼接。

stringstream實(shí)際是在其底層維護(hù)了一個(gè)string類型的對(duì)象用來(lái)保存結(jié)果。
多次數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)化時(shí)，一定要用clear()來(lái)清空，才能正確轉(zhuǎn)化，但clear()不會(huì)將stringstream底層的string對(duì)象清空。
可以使用s. str("")方法將底層string對(duì)象設(shè)置為""空字符串。

可以使用s.str()將讓stringstream返回其底層的string對(duì)象。
stringstream使用string類對(duì)象代替字符數(shù)組，可以避免緩沖區(qū)溢出的危險(xiǎn)，而且其會(huì)對(duì)參數(shù)類型進(jìn)
行推演，不需要格式化控制，也不會(huì)出現(xiàn)格式化失敗的風(fēng)險(xiǎn)。