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【C++】C++的IO流

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小文要打代码
发布于 2025-05-20 09:03:43
发布于 2025-05-20 09:03:43
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文章被收录于专栏:C++学习历程C++学习历程

C语言的输入与输出

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

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
代码语言:javascript
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// 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)
{
    // ...
}

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 。

代码语言:javascript
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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;
 else
 return 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;
}

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

代码语言:javascript
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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的简单介绍

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 。

代码语言:javascript
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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
代码语言:javascript
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#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

代码语言:javascript
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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 sstream
 sstream.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

代码语言:javascript
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struct ChatInfo
{
 string _name; // 名字
 int _id;      // id
 Date _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。

本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划,分享自作者个人站点/博客。
原始发表:2025-05-19,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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