[C/C++]C++的IO流

Posted 2021-10-15 TT在长大

 本文对比了C语言的输入与输出，介绍了流的概念、C++IO流以及stringstream。

 

目录

一、C语言的输入与输出

二、C++中流的概念

三、C++IO流

1.C++标准IO流

2. C++文件IO流 

四、stringstream

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一、C语言的输入与输出

C语言中我们最长用到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)。

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： 

 

其中，输入输出缓冲区的作用：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。
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，就可以定义“行”的概念，然后解析缓冲区的内容，返回一个“行”。

二、C++中流的概念

C++中的流是对一种有序连续且具有方向性的数据的抽象描述。

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。

特点是：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。

三、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

1.C++标准IO流

C++标准库提供了4个全局流对象cin、cout、cerr、clog。

cout进行标准输出，即数据从内存流向控制台(显示器)。

cin进行标准输入即数据通过键盘输入到程序中。

cerr用来进行标准错误的输出。

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。

另外：
（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。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。
（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。
（41）cin和cout可以直接输入和输出内置类型数据，标准库已经将所有内置类型的输入和输出全部重载了:

（5）自定义类型需要对<<和>>进行重载。

2. 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
（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

四、stringstream

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，可以使用itoa()函数，或使用sprintf()函数。
但在转化时，都得需要先给出保存结果的空间，空间不好界定，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。
使用时要包含头文件sstream。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。
其中stringstream主要可以用来：将数值类型数据格式化为字符串，字符串拼接。

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。
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。
可以使用s. str("")方法将底层string对象设置为""空字符串。

可以使用s.str()将让stringstream返回其底层的string对象。
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。