C++学习42 输入和输出的概念

Posted 2020-08-06 白宫飘红旗

我们经常用到的输入和输出，都是以终端为对象的，即从键盘输入数据，运行结果输出到显示器屏幕上。从操作系统的角度看，每一个与主机相连的输入输出设备都被看作一个文件。除了以终端为对象进行输入和输出外，还经常用磁盘(光盘)作为输入输出对象，磁盘文件既可以作为输入文件，也可以作为输出文件。

程序的输入指的是从输入文件将数据传送给程序，程序的输出指的是从程序将数据传送给输出文件。

C++输入输出包含以下三个方面的内容：

1. 对系统指定的标准设备的输入和输出。即从键盘输入数据，输出到显示器屏幕。这种输入输出称为标准的输入输出，简称标准I/O。
2. 以外存磁盘文件为对象进行输入和输出，即从磁盘文件输入数据，数据输出到磁盘文件。以外存文件为对象的输入输出称为文件的输入输出，简称文件I/O。
3. 对内存中指定的空间进行输入和输出。通常指定一个字符数组作为存储空间(实际上可以利用该空间存储任何信息)。这种输入和输出称为字符串输入输出，简称串I/O。

C++采取不同的方法来实现以上种输入输出。为了实现数据的有效流动，C++系统提供了庞大的I/O类库，调用不同的类去实现不同的功能。

在C语言中，用printf和scanf进行输入输出，往往不能保证所输入输出的数据是可靠的安全的。在C++的输入输出中，编译系统对数据类型进行严格的检查，凡是类型不正确的数据都不可能通过编译。因此C++的I/O操作是类型安全(type safe)的。C++的I/O操作是可扩展的，不仅可以用来输入输出标准类型的数据，也可以用于用户自定义类型的数据。C++对标准类型的数据和对用户声明类型数据的输入输出，采用同样的方法处理。C++通过I/O类库来实现丰富的I/O功能。C++的输入输出优于C语言中的printf和scanf，但是比较复杂，要掌握许多细节。

C++的I/O对C的发展--类型安全和可扩展性

在C语言中，用primf和scanf进行输人输出，往往不能保证所输入输出的数据是可靠的、安全的。学过C语言的读者可以分析下面的用法，想用格式符%d输出一个整数， 但不小心用它输出了单精度变量和字符串，会出现什么情况？假定所用的系统int型占两个字节。
    printf("%d", i);  // i为整型变量，正确，输出i的值
    printf("%d", f);  // f为单精度变量，输出f变量中前两个字节的内容
    printf("%d", "C++");  //输出宇符串"C++"的地址

编译系统认为以上语句都是合法的，而不对数据类型的合法性进行检查，显然所得到的结果不是人们所期望的，在用scanf 输入时，有时出现的问题是很隐蔽的。如：
    scanf("%d", &i);  //正确，输入一个整数，赋给整型变量i
    scanf("%d", i);  //漏写&

假如已有声明语句“int i = 1; ”，定义i为整型变量，其初值为1。编译系统不认为上面的scanf语句出错，而是将输人的值存放到地址为000001的内存单元中，这个错误可能产生严重的后果。

C++为了与C兼容，保留了用printf和scanf进行输出和输人的方法，以便使过去所编写的大量的C程序仍然可以在C ++的环境下运行，但是希望读者在编写新的C ++程 序时不要用C的输入输出机制，而要用C++自己特有的输人输出方法。在C++的输入输出中，编译系统对数据类型进行严格的检查，凡是类型不正确的数据都不可能通过编译。因此C++的I/O操作是类型安全(type safe)的。

此外，用printf和scanf可以输出和输入标准类型的数据(如int、float、double、char)， 但无法输出用户自己声明的类型（如数组、结构体、类）的数据。在C++中，会经常遇到对类对象的输人输出，显然无法使用printf和scanf来处理。C++的I/O操作是可扩展 的，不仅可以用来输人输出标准类型的数据，也可以用于用户自定义类型的数据。C++对标准类型的数据和对用户声明类型数据的输人输出，采用同样的方法处理。显然，在用户声明了一个新类后，是无法用printf和scanf 函数直接输出和输人这个类的对象的。

可扩展性是C++输人输出的重要特点之一，它能提高软件的重用性，加快软件的开 发过程。

C++通过I/O类库来实现丰富的I/O功能。这样使C++的输人输出明显地优于C 语言中的printf和scanf，但是也为之付出了代价，C++的I/O系统变得比较复杂，要掌握许多细节。在本章中只能介绍其基本的概念和基本的操作，有些具体的细节可在日后实际深入应用时再进一步掌握。