IO

• C++中数据输入/输出操作是通过I/O流库实现

• 流：数据之间的传输操作

  • 输出流：数据从内存中传送到某个载体、设备中
  • 输入流：数据从某个载体、设备传送到内存缓冲区

• C++中流类型

  • 标准流I/O流：内存与标准输入、输出设备之间信息传递
  • 文件I/O流：内存与外部文件之间信息传递
  • 字符串I/O流：内存变量与表示字符串流的字符数组 之间信息传递

<ios>

class ios

ios：流基类

• 所有流的父类
• 保存流状态、处理错误

方法

• .fail()：判断流是否失效

  • 尝试超出文件的结尾读取数据时
  • 输入流中字符串无法被正确解析

• .eof()：判断流是否处于文件末尾

  • 基于C++流库语义，.eof方法只用在.fail调用之后， 用于判断错故障是否是由于到达文件结尾引起的

• .clear()：重置与流相关状态位

  • 故障发生后，任何时候重新使用新流都必须调用此函数

• if(stream)：判断流是否有效

  • 大部分情况下等同于if(!stream.fial())

• .open(filename)：尝试打开文件filename并附加到流中

  • 流方向由流类型决定：输入流对于输入打开、输出流对于 输出打开
  • 可以调用.fail判断方法是否失败

• .close()：关闭依附于流的文件

.[un]setf

UKNOWN setf(setflag, unsetfield);
UKNOWN unsetf(unsetflag);

• 用途

  • .setf：设置某个流操纵符
  • .unsetf()：取消某个流操纵符

• 参数

  • setflag：需要设置的操纵符
  • unsetflag：取消设置的操纵符
  • unsetfield：需要清空的格式设置位组合

• 不能像<<、>>中省略操纵符ios::前缀

.rdbuf

template <class Elem, class Traits>
class basic_ios: public ios_base{
	basic_streambuf <_Elem, _Traits> *_Mystrbuf,

	_Mysb * rdbuf() const{
		return (_Mystrbuf);
	}

	_Mysb * rdbuf(_Mysb * _Strbuf){
		_Mysb * _Oldstrbuf = _Mystrbuf;
		_Mystrbuf = _Strbuf;
		return (_Oldstrbuf);
	}
}

• 用途：获得输入、输出流对象中指向缓冲区类streambuf指针
  • >>、<<操作符对其有重载，可以方便读取、写入

class istream

istream：输入流基类

• 将流缓冲区中数据作格式化、非格式化之间的转换
• 输入

方法

• .unget()：复制流的内部指针，以便最后读取的字符能再次 被下个get函数读取

.get

int_type get();
basic_istream& get(E& c);
basic_istream& get(E *s, streamsize n);
basic_istream& get(E *s, streamsize n, E delim);
basic_istream& get(basic_stream<E, T> &sb);
basci_istream& get(basci_stream<E, T> &sb, E delim);

• 用途：从输入流中获取字符、字符串

• 参数

  • delim：分隔符，缺省\n
  • n：

（友元）函数

getline

template<class E, class T, class A>
basic_istream<E, T>& getline(
	basic_istream<E, T>& is,
	basic_string<E, T, A>& str,
);

template<class E, class T, class A>
basic_istream<E, T>& getline(
	basic_istream<E, T>& is,
	basic_string<E, T, A>& str,
	E delim,
);

• 用途：从流is读取以delim为界，到字符串中

  • 保留开头空白字符、丢弃行尾分割符
  • 读取字符直到分隔符，若首字符为分隔符则返回空字符串

• 参数

  • delim：分隔符，缺省为换行符\n

class ostream

ostream：输出流基类

• 将流缓冲区中数据作格式化、非格式化之间的转换，输出

方法

• .put(ch)：将字符ch写入输出流

class iostream

iosstream：多目的输入、输出流基类

Operator

Insertion Operator

<<：插入操作符，将数据插入流中

• 左操作数是输出流

• 右操作数是需要插入流中的数据

  • 基本类型：<<会将其自动转换为字符串形式

    • 整形：默认10进制格式
    • [unsigned ]char类型：总是插入单个字符

  • streambuf类型指针：插入缓冲区对象中所有字符

Extraction Operator

>>：提取操作符，从输入流中读取格式化数据

• 左操作数为输入流

• 右操作数存储从输入流中读取的数据

  • 缺省

    • skipws：忽略开头所有空白字符
    • 空白字符分隔：读取字符直到遇到空白字符

  • streambuf类型指针：把输入流对象中所有字符写入该 缓冲区

• 几乎不提供任何支持检测用户输入是否有效的功能

  • 数据格式由变量类型控制

缓冲

缓冲类型

• ISO C要求

  • 当且仅当不涉及交互设备时，标准输入、输出全缓存
  • 标准错误绝不是全缓存

• 无缓冲：不缓冲字符

  • 适用情况：标准错误

  • 标准库不缓冲不意味着系统、设备驱动不缓冲

• 行缓冲：在输入、输出遇到换行符时才会执行I/O操作

  • 适用情况：涉及交互设备，如标准输入、输出

• 全缓冲：I/O操作只会在缓冲区填满后才会进行

  • 适用情况：大部分情况，如驻留在磁盘的文件

  • flush描述I/O缓冲写操作

    • 标准I/O函数自动flush
    • 手动调用对流调用死fflush函数

• 缓冲区一般是在第一次对流进行I/O操作时，由标准I/O函数调用 malloc函数分配得到

文件自定义缓冲区

• 文件必须已打开、未做任何操作

setbuf

void setbuf(FILE * restrict fp, char * restrict buf);

• 用途：打开或关闭缓冲区
  • 打开：buf必须为大小为BUFSIZ的缓存
    • BUFSIZ：定义在stdio.h中，至少256
  • 关闭：将buf设置为NULL

setvbuf

int setvbuf(FILE * restrict fp, char * restrict buf,
	int mode, size_t size);

• 用途：设置缓冲区类型

流自定义缓冲区

setbuf

virtual basic_streambuf * setbuf(E *s, streamsize n);

Manipulator

（流）操纵符：控制格式化输出的一种特定类型值

输出

• 短暂的：只影响下个插入流中的数据

• 持久的：直到被明确改变为止

• 双操纵符条目中，前者为默认

• setw、setprecision、setfill还需要包含<iomanip>

组合格式

• adjustfield：对齐格式位组合
• basefield：进制位组合
• floatfield：浮点表示方式位组合

位置

• endl：将行结束序列插入输出流，确保输出字符被写入目的流
• setw(n)：短暂的
• setfill(ch)：持久的，指定填充字符，缺省空格
• left：持久的，指定有效值靠左
• right：持久的，指定有效值靠右
• internal：持久的，指定填充字符位于符号、数值间

数值

• showbase：为整数添加表示其进制的前缀
• fixed：持久的，完整输出浮点数
• scientific：持久的，科学计数法输出浮点数

• setprecision(digits)：持久的，精度设置依赖于其他设置

  • fixed/scientific：指定小数点后数字位数
  • 其他：有效数字位数

• hex：持久的，16进制输出无符号整形

• oct：持久的，8进制输出无符号整形

• dec：持久的，10进制输出整形

• noshowpoint/showpoint：持久的，否/是强制要求包含 小数点

• noshowpos/showpos：持久的，要求正数前没有/有+
• nouppercase/uppercase：持久的，控制作为数据转换部分 产生任意字符小/大写，如：科学计数法中的e
• noboolalpha/boolalpha：持久的，控制布尔值以数字/ 字符形式输出

控制

• unitbuf：插入、提取操作之后清空缓冲
• stdio：每次输出后清空stdout、stderr

输入

• skipws/noskipws：持久的，读取之前是/否忽略空白字符
• ws：从输入流中读取空白字符，直到不属于空白字符为止

<iostream>

• ifstream_withassign：标准输入流类

  • cin：标准文件stdin

• ofstream_withassign：标准输出、错误、log流

  • cout：标准文件stdout
  • cerr：标准文件stderr
  • clog：标准文件stderr

<fstream>

• ifstream：文件输入流类

  • 默认操作：ios::in

• ofstream：文件输出流类

  • 默认操作：ios::out|ios::trunc

• fstream：文件流输入、输出类

例

#include <fstream>

int main(){
	ifstream infile;
	ofstream outfile;
		// 声明指向某个文件的流变量

	infile.open(filename)
		// 打开文件：在所声明变量和实际文件间建立关联

	infile.close()
		// 关闭文件：切断流与所关联对象之间联系
}

流操作复制文件

• 逐字符复制

  #include<fstream>
  std::ifstream input("in", ios::binary);
  std::ofstream output("out", ios::binary);
  char ch;
  while(input.get(ch)){
  	output << ch;
  }

  • 使用input >> ch默认会跳过空白符，需要使用 input.unsetf(ios::skipws)取消

• 逐行复制

  #include<string>
  std::string line;
  while(getline(input, line)){
  	output << line << "\n";
  }

  • 若文件最后没有换行符，则复制文件会末尾多\n

• 迭代器复制

  #include<iterator>
  #include<algorithm>
  input.unsetf(ios::skipws);
  copy(istream_iterator(input), istream_iterator(),
  	ostream_iterator(output, "")
  );

• 缓冲区复制

  output << input.rdbuf();

  • 丢失\n

标准输出文件内容

• <<操作符

  #include<iostream>
  #include<fstream>
  
  ifstream input("in");
  cout << input.rdbuf();

• .get方法

  while(input.get(*cout.rdbuf()).eof()){
  	// 读取一行
  	if(input.fail()){
  		// `get`遇到空行无法提取字符，会设置失败标志
  		input.clear();
  		// 清除错误标志
  	}
  	cout << char(input.get());
  	// 提取换行符，转换为`char`类型输出
  }

• .get方法2

  input.get(*cout.rdbuf(), EOF);

<sstream>

• 基于C类型字符串char *编写

  • istrstream：串输入流类
  • ostrstream：串输出流类
  • strstream：串输入、输出流类

• 基于std::string编写：推荐

  • istringstream：串输入流类
  • ostringstream：串输出流类
  • stringstream：串输入、输出流类

例

#include <sstream>

int string_to_integer(string str){
	instringstream istream(str)
		// 类似`ifstream`，使用流操作符从字符串中读取数据
	int value;

	istream >> value >> ws;
		// `>>`忽略流开头空白字符，`ws`读取尾部空白
	if(stream.fail() || !stream.eof()){
		// 如果字符串不能作为整数解析，`.fail`返回`true`
		// `.eof`返回`false`，说明字符串包含其他字符
		error("string to integer: illegal integer format");
	}
	return value;
}

string integer_to_string(int n){
	ostringstream ostream;
	ostream << n;
	return stream.str();
		//
}