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c++中的基本IO

开发技术 开发技术 2小时前 1次浏览

引言

c++不直接处理输入和输出,而是通过标准库中的类型处理IO。IO的设备可以是文件、控制台、string。c++主要定义了三种IO类型,分别被包含在iostreamfstreamsstream头文件中。

为了支持使用宽字符的语言,标准库定义了一组类型和对象操纵wchar_t类型的数据。

以下是这三种IO库类型以及头文件:

  • iostream头文件
    • istream(宽字符版本wistream),从流读取数据。
    • ostream (宽字符版本wostream),向流写入数据。
    • iostream(宽字符版本wiostream),读写流。
  • fstream头文件
    • ifstream(宽字符版本wifstream),从文件读取数据。
    • ofstream (宽字符版本wofstream),向文件写入数据。
    • fstream(宽字符版本wfstream),读写文件。
  • sstream头文件
    • istringstream(宽字符版本wistringstream),从string读取数据。
    • ostringstream (宽字符版本wostringstream),向string写入数据。
    • stringstream(宽字符版本wstringstream),读写string。

设备类型和字符大小不会影响我们要执行的IO操作。得益于继承机制,以上类型都可以使用>><<运算符以及getline()函数。

IO类型的通用特性

IO对象不能拷贝或赋值

istream is1,is2;
is1 = is2; //错误,流对象不能赋值
istream is3(is1); //错误,流对象不能拷贝

由于无法拷贝IO对象,因此不能将形参或返回类型设置为流类型。通常使用引用方式传递和返回流。但传递和返回的引用不能是const的,因为读写IO对象会改变IO对象的状态,也就是改变了IO对象。

IO对象的状态信息

IO类定义了一些函数和标志位,帮助我们检查和操纵流的状态:

  • strm::iostate是一种类型,这种类型就像一串二进制位串,每个二进制位串指出了流的状态。(strm为引言中的任意一种IO类型)。
  • eof()函数用于在IO对象上调用,如cin.eof()。如果流检测到eof(文件结束标志),该函数返回true。
  • fail()函数使用同上。如果流处于崩溃或IO操作失败的状态,返回true。
  • bad()函数使用同上。如果流处于崩溃状态,返回true。
  • good()函数使用同上。如果流处于有效状态,返回true。
  • clear()函数使用同上。将IO对象中的所有条件状态为复位,流的状态变为有效状态,返回void。
  • setstate(flags),将IO对象的状态为按flags(类型为strm::iostate)指示的那样置位。
  • rdstate()函数用于在IO对象上调用,读取IO对象的状态位,返回类型为strm::iostate

一旦流发生错误,这个流上的后续IO操作都会失败,因此最好在使用流之前检查它是否处于良好状态。如

// 如果输入成功,流保持有效状态,条件为真
while(cin >> word){
    //读操作成功,其他操作。
}

输出缓冲

所有输出流都管理一个缓冲区,用来保存程序读写的数据。

    cout << "Hello World!";

串”Hello World!”可能被立即打印出来,也可能被操作系统保存在缓冲区,随后打印。

以下原因可以刷新缓冲(即真正将数据输出到目标设备或文件中):

  • 程序正常结束,自动刷新。
  • 缓冲区满时,自动刷新。
  • 可以使用操作符endlflushends手动刷新缓冲区(只作用一次输出)。
    cout << "1" << endl; //字符串后添加换行,然后刷新缓冲区
    cout << "2" << flush; //仅刷新缓冲区
    cout << "3" << ends;  //字符串后添加一个空字符,然后刷新缓冲区。
  • 通过操作符unitbuf设置自动刷新。不同于endlflushends只作用于一次输出,设置了unitbuf后的输出流每输出一次都会自动刷新缓冲区。
    cout << unitbuf;//下面的语句每执行一次输出,就刷新一次缓冲区。
    cout << "1"; //输出"1",自动刷新缓冲区
    cout << "2"; //输出"2",自动刷新缓冲区
    cout << "3"; //输出"3",自动刷新缓冲区
    cout << "4"; //输出"4",自动刷新缓冲区
    ...
    cout << "nounitbuf"; //回到流默认的缓冲方式
  • 关联流。读写被关联的流时,关联到的流的缓冲区会被刷新(tie()函数括号里面的是关联到的流,调用tie()的流是被关联的流)。cout 和 cin默认关联在一起,使用cin读取数据时,cout的缓冲区被刷新。
    cout << "Fuck you!"; //没有指定操作符,cout默认不刷新,该语句执行完后"Fuck you!"可能立即被输出到屏幕,也可能稍后被输出。
    int i;
    cin >> i; //cout的缓冲区被刷新,此时"Fuck you!"一定已经真正输出(可能在之前就已经真正输出,此时刷新缓冲区等于什么都没做)。

使用tie()函数关联流和解除关联:

    cin.tie(&cout); //有参数的tie(),参数为指向流的指针,且指针不为空,此时建立关联。
    cin.tie(nullptr); //有参数的tie(),且指针为空,此时解除cin和其他流的关联。
    cin.tie(); //无参tie(),返回指向cin当前关联到的流的指针。

Note:

若程序崩溃即异常终止,输出缓冲区不会被刷新,换言之,缓冲区中的数据可能并没有真正被输出到文件或设备。

文件IO

创建文件流

前面所过,所有IO类型都可以使用>><<getline(),除此之外,文件IO还有一些特有的操作。

创建文件流:

    fstream fstrm1; //创建未绑定文件的文件流
    fstream fstrm2(s1); //创建绑定到指定文件s1的文件流(自动调用open())。s1是string或指向c风格字符串的指针。
    //fstream fstrm3(s2, mode); 与第二条语句类似,但指定打开文件的模式。

Note:

当一个fstream的作用域内的代码执行完毕,fstream关联的文件被自动关闭,即fstream对象被销毁时,close()会自动调用。

open和c++lose

使用open打开文件,close关闭文件。对一个已经打开的文件调用open会失败,并且failbit被置位。

    string file1 = "qq.dat";
    ifstream ifs;
    ifs.open(file1);
    //读取操作
    ifs.close();

文件模式mode

常用的文件模式mode如下:

  • in 只读方式打开文件
  • out 以写方式打开文件
  • app 每次写操作在文件末尾进行
  • ate 打开文件后立即定位到文件末尾
  • trunc 截断文件,即输出会覆盖文件中的原有数据。
  • binary 以二进制方式打开文件

同时指定多个模式时使用|分隔:

    ofstream ofs("file1", ofstream::out | ofstream::app);

Note:

out模式隐含trunc即覆盖原文件,若要在原文件末尾添加数据,则需要显式指明app模式。

若没有指定任何模式,则使用默认模式。

string IO

stringstream独有的操作如下:

    sstream strm;   //sstream为sstream头文件中定义的类型,具体可以是istringstream等。
    sstream strm(s); //建立一个sstream对象,保存字符串s的一个拷贝。
    strm.str(); //返回strm保存的string的拷贝。
    strm.str(s); //将string s拷贝到strm。

声明:
c++ Basic是对《C++ Primer 第五版》的个人总结与疑难解释,主要用于个人日后复习。
如果想要深入了解更多,请支持正版。


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