帶你瞭解C++的IO流

2021-09-27 13:00:40

一、C語言的輸入與輸出

C語言中我們最長用到的輸入輸出方式就是scanf ()與printf()。

scanf(): 從標準輸入裝置(鍵盤)讀取資料，並將值存放在變數中。

printf(): 將指定的文字/字串輸出到標準輸出裝置(螢幕)。

C語言藉助了相應的緩衝區來進行輸入與輸出。如下圖所示：

其中，輸入輸出緩衝區的作用：可以遮蔽掉低階I/O的實現，低階I/O的實現依賴作業系統本身核心的實現，所以如果能夠遮蔽這部分的差異，可以很容易寫出可移植的程式。

可以使用這部分的內容實現「行」讀取的行為，對於計算機而言是沒有「行」這個概念，就可以定義「行」的概念，然後解析緩衝區的內容，返回一個「行」。

二、C++中流的概念

C++中的流是對一種有序連續且具有方向性的資料的抽象描述。

C++流是指資訊從外部輸入裝置（如鍵盤）向計算機內部（如記憶體）輸入和從記憶體向外部輸出裝置（顯示器）輸出的過程。

特點是：有序連續、具有方向性。

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。

三、C++IO流

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

1.C++標準IO流

C++標準庫提供了4個全域性流物件cin、cout、cerr、clog。

cout進行標準輸出，即資料從記憶體流向控制檯(顯示器)。

cin進行標準輸入即資料通過鍵盤輸入到程式中。

cerr用來進行標準錯誤的輸出。

clog進行紀錄檔的輸出，

從上圖可以看出，cout、cerr、clog是ostream類的三個不同的物件，因此這三個物件現在基本沒有區別，只是應用場景不同。在使用時候必須要包含檔案並引入std標準名稱空間。

另外：

（1）cin為緩衝流。鍵盤輸入的資料儲存在緩衝區中，當要提取時，是從緩衝區中拿。只有把輸入緩衝區中的資料取完後，才要求輸入新的資料。

（2）輸入的資料型別必須與要提取的資料型別一致，否則出錯。

（3）空格和回車都可以作為資料之間的分格符，所以多個資料可以在一行輸入，也可以分行輸入。但如果是字元型和字串，則空格（ASCII碼為32）無法用cin輸入，字串中也不能有空格。回車符也無法讀入。

（4）cin和cout可以直接輸入和輸出內建型別資料，標準庫已經將所有內建型別的輸入和輸出全部過載了:

（5）自定義型別需要對<<和>>進行過載。

2. C++檔案IO流

C++根據檔案內容的資料格式分為二進位制檔案和文字檔案。

採用檔案流物件操作檔案的一般步驟：

（1）定義一個檔案流物件【ifstream ifile(只輸入用)，ofstream ofile(只輸出用)，fstream iofile(既輸入又輸出用)】

（2）使用檔案流物件的成員函數開啟一個磁碟檔案

（3）使用提取和插入運運算元對檔案進行讀寫操作，或使用成員函數進行讀寫

（4）關閉檔案

四、stringstream

在C語言中，如果想要將一個整形變數的資料轉化為字串格式，可以使用itoa()函數，或使用sprintf()函數。
但在轉化時，都得需要先給出儲存結果的空間，空間不好界定，且轉化格式不匹配時，可能還會得到錯誤的結果甚至程式崩潰。

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類物件來避開此問題。

使用時要包含標頭檔案stream。該標頭檔案下，標準庫三個類：istringstream、ostringstream 和 stringstream，分別用來進行流的輸入、輸出和輸入輸出操作。

其中stringstream主要可以用來：將數值型別資料格式化為字串，字串拼接。

stringstream實際是在其底層維護了一個string型別的物件用來儲存結果。

多次資料型別轉化時，一定要用clear()來清空，才能正確轉化，但clear()不會將stringstream底層的string物件清空。

可以使用s. str("")方法將底層string物件設定為""空字串。

可以使用s.str()將讓stringstream返回其底層的string物件。

stringstream使用string類物件代替字元陣列，可以避免緩衝區溢位的危險，而且其會對引數型別進行推演，不需要格式化控制，也不會出現格式化失敗的風險。

總結

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