C++三大IO流類總結——標準IO流、文件IO流、內存IO流

IO流類一覽

• ios:流基類（抽象類）
• istream:通用輸入流類和其他輸入流的基類
• ostream:通用輸出流類和其他輸出類的基類
• iostream:通用輸入輸出流類和其他輸入輸出流類的基類
• ifstream:輸入文件流類
• ofstream：輸出文件流類
• fstream:輸入輸出文件流
• istrstream:輸入字符串流類
• ostrstream:輸出字符串流類
• strstream:輸入輸出字符串類
• iostream_withassign: 通用輸入輸出流類和其他輸入輸出流類iostream的的派生類

關係圖如下：

標準IO流

C++中包含幾個預定義的流對象，即標準IO流，它們是標準輸入流對象cin、標準輸出流對象cout、非緩衝型的標準出錯流對象cerr、緩衝型的標準出錯流對象clog。

• cin是istream的派生類istream_withassign的對象，它與標準輸入設備(通常是鍵盤)相聯繫。
• cout是ostream的派生類ostream_withassign的對象，它與標準輸出設備(通常是顯示器)相聯繫。
• cerr是ostream的派生類ostream_withassign的對象，它與標準錯誤輸入設備(通常是顯示器)相聯繫。
• clog是ostream的派生類ostream_withassign的對象，它與標準錯誤輸入設備(通常是顯示器)相聯繫。

標準IO流的條件狀態

C++語言IO類中定義了一些函數和標誌，可以用來訪問IO流的條件狀態。

一旦一個流發生錯誤，對其進行IO操作都無法進行。可以將流作爲條件判斷，這也是最簡單的一種方式，但這樣無法知曉 流的具體錯誤。通過IO類中的條件狀態函數，可以知道流操作爲什麼失敗。

條件狀態標誌

strm::iostate：條件狀態集合
strm::badbit:指示流是否崩潰
strm::failbit:表示一個IO操作失敗
strm::eofbit:表示到流遇到結束標誌
strm::goodbit:表示流正常使用

條件狀態函數

對於標準IO流s，有如下成員函數
s.setstate(flag):將流s狀態置爲flag，返回void
s.rdstate():返回流s的當前狀態，返回類型爲strm::iostate
s.eof():若eofbit置位則返回true,表示到達流s末尾
s.fail():若badbit或failbit置位，則返回true
s.good():若流s處於有效狀態，則返回true
s.clear():清空各個狀態位，將流置爲有效
s.clear(flag):復位flag中設置的標誌位。可以先使用rdstate()讀取到流標誌位，進行位操作，作爲flag參數傳入。

標準IO流的輸入輸出成員函數

• put函數
  put函數用於輸出一個字符格式：cout.put(char ch)
  例如：輸出A可以採用以下方法：
  cout.put('A'); cout.put(65) ; cout.put(25+40);

• get函數
  get函數的功能與提取運算符>>類似,主要不同之處是get函數在讀入數據時可以包括空白字符,而後者不可以。

  • get函數用於讀入一個字符，調用形式：cin.get()
  • get函數用於傳入一個字符到char型變量，調用形式：cin.get(char ch)

• getline函數
  getline函數用於從輸入流讀取n-1個字符，賦給指定的字符數組(或字符指針指向的數組)，然後插入一個字符串結束志"\n"。("\n"可以用其他字符代替)遇到’\n‘會提前終止讀取字符。

  getline函數調用格式：

  • cin.getline(字符數組,字符個數n,終止標誌字符)
  • cin.getline(字符指針,字符個數n,終止標誌字符)

• ignore函數
  ignore函數的功能是跳過輸入流的n個字符(默認的個數爲1)，或在遇到指定的終止符時 提前結束。
  調用格式：cin.ignore(n,終止字符);cin.ignore();cin.ignore(1,EOF)

代碼示例

條件狀態

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {

    cout<<"初始狀態:"<<endl;
    //cout<<"failbit: "<<cin.failbit<<endl;
    cout<<"fail(): "<<cin.fail()<<endl;
    //cout<<"badbit: "<<cin.badbit<<endl;
    cout<<"bad(): "<<cin.bad()<<endl;
    //cout<<"eofbit: "<<cin.eofbit<<endl;
    cout<<"eof(): "<<cin.eof()<<endl;
    //cout<<"goodbit: "<<cin.goodbit<<endl;
    cout<<"good(): "<<cin.good()<<endl;

    int i;

    cout<<"在這裏我們輸入EOF:"<<endl;
    cin>>i;

    cout<<"輸入EOF後:"<<endl;
    cout<<"fail(): "<<cin.fail()<<endl;
    cout<<"bad(): "<<cin.bad()<<endl;
    cout<<"eof(): "<<cin.eof()<<endl;
    cout<<"good(): "<<cin.good()<<endl;

    cout<<"先clear(),在這裏我們正常輸入一個數字:"<<endl;

    cin.clear();
    cin>>i;

    cout<<"正常輸入數字後:"<<endl;

    cout<<"fail(): "<<cin.fail()<<endl;
    cout<<"bad(): "<<cin.bad()<<endl;
    cout<<"eof(): "<<cin.eof()<<endl;
    cout<<"good(): "<<cin.good()<<endl;

    cout<<"在這裏我們輸入一個字符串:"<<endl;
    cin>>i;
    cout<<"輸入字符串後:"<<endl;

    cout<<"fail(): "<<cin.fail()<<endl;
    cout<<"bad(): "<<cin.bad()<<endl;
    cout<<"eof(): "<<cin.eof()<<endl;
    cout<<"good(): "<<cin.good()<<endl;
    
    return 0;
}

put和get函數

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
 char ch;
 cout<<"Input:";
 while(cin.get(ch))   //讀取輸入的字符，直到結束爲止 
  {
   cout.put(ch);      //輸出字符 
  } 
  return 0;
}
/*
程序運行結果是：
 input:123 abc xyz
 123 abc xyz 
*/

getline函數

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
 char ch[20];
 cout<<"輸入一行字符:"<<endl;
 cin.getline(ch,21,'t');
 cout<<ch<<endl;;
 return 0;
}
/*
程序運行結果是：
輸入一行字符:
shdfjsfefrsdfjt
shdfjsfefrsdfj 
*/

標準IO的格式控制

輸出格式控制

緩衝區控制

• <<endl: 輸出換行符, 刷新緩衝區
• <<ends: 輸出空字符, 刷新緩衝區
• flush: 刷新緩衝區

控制bool類型格式

• <<boolalpha: 輸出true 或者 false
• <<noboolalpha: 輸出0或1

進制控制

• <<oct: 八進制格式輸出
• <<dec: 十進制格式輸出
• <<hex: 十六進制格式輸出
• <<showbase: 輸出指明進制類型, 0代表八進制,0x代表16進制
• <<noshowbase: 輸出不指明進制類型

其他常用輸出格式控制

• cout.precision(int n)或者cout<<prcision(int n): 設置浮點數打印位數爲n
• <<showwpoint: 總是打印浮點數小數點
• <<noshowpoint: 有小數部分纔打印小數點
• <<setw(int n): 指定打印寬度爲n
• <<left'或<<right`: 設置左對齊或者右對齊(默認對齊)
• <<setfill(char ch): 設定填充字符,默認是空格

輸入格式控制

• >>skipws: 輸入跳過空白符
• >>noskipws: 輸入不跳過空白符

文件輸入輸出流

根據繼承關係可以知道,文件輸入輸出流繼承了iostream流類的所有成員函數,同時多了一些自身特有的成員函數和操作如下:

• 文件流的關聯
  fin.open(“test.txt”,ios::binary) //從文件讀取數據
  fout.open(“test.txt”,ios::binary) //輸出到文件,向文件寫數據
  fboth.open(“test.txt”,ios::in|ios::out|ios::binary) //讀寫都可以
  或者
  ifstream fin(“test.txt”,ios::binary)
  ofstream fout(“test.txt”,ios::binary)
  fstream fboth(“test.txt”,ios::in|ios::out|ios::binary)

• 標誌位含義:
  ios::in 打開文件做讀操作
  ios::out 打開文件做寫操作，會刪除原有數據
  ios::app 在每次寫之前找到文件尾
  ios::trunc 打開文件時清空已存在的文件流
  ios::ate 打開文件後立即定位到文件末尾
  ios::binary 以二進制模式進行IO操作

• 文件流的關閉: 調用close()成員函數

字符串輸入輸出流類

字符串流和文件流操作基本一致相同,區別在於:

• 輸出時數據不是流向外存文件，而是流向內存中的一個存儲空間。輸入時從內存中的存儲空間讀取數據,因此又稱內存輸入輸出流類.
• 字符串流對象關聯的不是文件，而是內存中的一個存儲空間，因此不需要打開和關閉文件。