C++ I/O

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Outline：

  • IO
    • 控制台对象
    • 文件流
    • 字符串流
  • 重定向

IO

  • 类的层次结构：
    • 层次结构的顶部是ios类，它充当虚基类。不能被实例化
    • 其他类：
      • 控制台类：istream,ostream,iostream 它们用于将程序连接到控制台
      • 文件流：ifstream,ofstream,fstream 用于将程序连接到文件
      • 字符串流：istringstream,ostringstream,stringstream

C++ 标准输入输出包含在头文件 中，使用输入输出流库需要引入此头文件 标准库中有 4 个 I/O 相关对象：

  • 处理输入的 istream对象 cin
  • 处理输出的 ostream 对象 cout
  • 另外两个 ostream 对象 cerr 和clog

也可以通过引入头文件 <cstdio> 或 <stdio.h> 使用 printf 和 scanf

控制台对象

istream对象： cin

istream类无法实例化，但是系统已经创建了此类的一个名为cin的对象，存储中

  • 流提取符 >> ,以空白字符或输入结束字符作为终止

    输入结束（End-Of-File，EOF）字符：在 Windows 的命令行中，用 Ctrl + Z 表示，在类 UNIX 系统的命令行中，用 Ctrl (Command) + D 表示

  • 读入一个字符

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    char ch ;
    cin.get(ch);

  • 放回一个字符,可能会有问题

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    cin.unget();

  • 删除连续的空白字符:

    cin >> std::ws;

  • 忽略一行中剩余的字符，丢弃定界符（delimiter）

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    cin.ignore(
        std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), 
        '\n'
    );

  • 示例:

输入十个数字:

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int nums[10];
for( int i = 0 ; i < 10 ; i++ )
{
	cin >> nums[i];
}

输入未知个数的数字并求和:

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int sum = 0;
while( cin >> num )
{
sum += num;
}

  • int stoi(string) : 把字符串转换成整数

  • 用gets()输入字符数组 （方便，常用）

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char ch[100];
gets(ch);

读入一个完整的行（从标准输入读，一直读到遇到换行符），把读到的内容存入括号中指定的字符数组里，并用空字符’\0’取代行尾的换行符’’。读入时不需要考虑换行符。

ostream对象： cout、cerr和clog

ostream类无法实例化，但是系统已经创建了此类的三个对象：cout、cerr和clog，存储于

  • cout绑定到cin,意味着每次通过cin输入数据时，cout都会被刷新（清空）

  • cerr和clog都被设计为向console发送错误，但cerr每次操作后立即刷新其内容，clog手机错误消息，当程序终止或显示刷新时才刷新

  • 流插入符<<

文件流

< fstream >

  • 要在C++进行文件处理,需要引入头文件<fstream>

< ifstream >

  • 读取文件

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    ifstream fin(file_path);
    if (!fin.is_open()) {
        cerr << "file not found" << endl;
    }

  • ifstream 的构造函数还可以传入一个 mode 参数，包括但不限于（不同的 mode 可以用按位或运算符 | 组合在一起）：

    • ios_base::binary 以二进制方式读取文件
    • ios_base::app 在文件末尾追加
    • ios_base::trunc丢弃文件中原有的内容

< ofstream >

  • 写入文件

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    ofstream fout(file_path);
    if (!fin.is_open()) {
        cerr << "file not found" << endl;
    }

  • ofstream 的构造函数还可以传入一个 mode 参数，包括但不限于（不同的 mode 可以用按位或运算符 | 组合在一起） ：

    • ios_base::app 在文件末尾追加

    • ios_base::trunc 丢弃文件中原有的内容

< fstream >

  • 兼具 ifstream 和 ofstream 的功能

字符串流

  • 使用 string 需要引入头文件
  • 字符串流在<sstream>
  • 跟 Java 不同，string 是可修改内容的

重定向

  • rdbuf()

rdbuf()函数定义在<ios>头文件中，专门用于实现 C++ 输入输出流的重定向。

值得一提的是，ios作为 istream和ostream 类的基类，rdbuf()函数也被继承，因此cin 和 cout 可以直接调用该函数实现重定向。

rdbuf() 函数的语法格式有 2 种，分别为：

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streambuf * rdbuf() const;
streambuf * rdbuf(streambuf * sb);

streambuf 是 C++ 标准库中用于表示缓冲区的类，该类的指针对象用于代指某个具体的流缓冲区。

其中，第一种语法格式仅是返回一个指向当前流缓冲区的指针；第二种语法格式用于将 sb 指向的缓冲区设置为当前流的新缓冲区，并返回一个指向旧缓冲区的对象。

举个例子：

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#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
int main()
{
    //打开 in.txt 文件，等待读取
    ifstream fin("in.txt");
    //打开 out.txt 文件，等待写入
    ofstream fout("out.txt");
    streambuf *oldcin;
    streambuf *oldcout;
    char a[100];
    //用 rdbuf() 重新定向，返回旧输入流缓冲区指针
    oldcin = cin.rdbuf(fin.rdbuf());
    //从input.txt文件读入
    cin >> a;
    //用 rdbuf() 重新定向，返回旧输出流缓冲区指针
    oldcout = cout.rdbuf(fout.rdbuf());
    //写入 out.txt
    cout << a << endl;
    //还原标准输入输出流
    cin.rdbuf(oldcin); // 恢复键盘输入
    cout.rdbuf(oldcout); //恢复屏幕输出
    //打开的文件，最终需要手动关闭
    fin.close();
    fout.close();
    return 0;
}

仍以前面创建好的 in.txt 文件为例，执行此程序后，控制台不会输出任何数据，而是会在该项目的目录下生成一个 out.txt 文件，其中就存有该程序的执行结果：

C++ http://c.biancheng.net/cplus/

命名空间

  • cin 和 cout 是 C++ 标准库内置对象而不是关键字

  • 标准库的所有标识符都在命名空间 std 中

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using namespace std;  // 直接使用 cin、coutusing std::cin;  // 直接使用 cin、cout，而来自标准库的其他符号需要加上 std:: 前缀using std::cout;

格式化

cout格式化输出

  • 需要引入头文件

示例:

  • 输出不同进制

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    cout << showbase      << hex << 26 << ' '      << oct << 26;// 输出：0x1a 032

  • 浮点数输出指定精度

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    cout << setprecision(5) << 3.1415926535;// 输出：3.1416

  • 输出指定宽度,右对齐

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    cout << setw(6) << right << 10;

  • 输出年月日

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    int year = 2021, month = 3, day = 26;cout << year << '-'      << setw(2) << setfill('0') << month << '-'      << setw(2) << setfill('0') << day;// 输出：2021-03-26

  • 资源和工具

    •资源

    •https://en.cppreference.com/w/

    •https://zh.cppreference.com/w/%E9%A6%96%E9%A1%B5

    •工具

    •http://cpp.sh/