C++三大IO流类总结——标准IO流、文件IO流、内存IO流

IO流类一览

• ios:流基类（抽象类）
• istream:通用输入流类和其他输入流的基类
• ostream:通用输出流类和其他输出类的基类
• iostream:通用输入输出流类和其他输入输出流类的基类
• ifstream:输入文件流类
• ofstream：输出文件流类
• fstream:输入输出文件流
• istrstream:输入字符串流类
• ostrstream:输出字符串流类
• strstream:输入输出字符串类
• iostream_withassign: 通用输入输出流类和其他输入输出流类iostream的的派生类

关系图如下：

标准IO流

C++中包含几个预定义的流对象，即标准IO流，它们是标准输入流对象cin、标准输出流对象cout、非缓冲型的标准出错流对象cerr、缓冲型的标准出错流对象clog。

• cin是istream的派生类istream_withassign的对象，它与标准输入设备(通常是键盘)相联系。
• cout是ostream的派生类ostream_withassign的对象，它与标准输出设备(通常是显示器)相联系。
• cerr是ostream的派生类ostream_withassign的对象，它与标准错误输入设备(通常是显示器)相联系。
• clog是ostream的派生类ostream_withassign的对象，它与标准错误输入设备(通常是显示器)相联系。

标准IO流的条件状态

C++语言IO类中定义了一些函数和标志，可以用来访问IO流的条件状态。

一旦一个流发生错误，对其进行IO操作都无法进行。可以将流作为条件判断，这也是最简单的一种方式，但这样无法知晓 流的具体错误。通过IO类中的条件状态函数，可以知道流操作为什么失败。

条件状态标志

strm::iostate：条件状态集合
strm::badbit:指示流是否崩溃
strm::failbit:表示一个IO操作失败
strm::eofbit:表示到流遇到结束标志
strm::goodbit:表示流正常使用

条件状态函数

对于标准IO流s，有如下成员函数
s.setstate(flag):将流s状态置为flag，返回void
s.rdstate():返回流s的当前状态，返回类型为strm::iostate
s.eof():若eofbit置位则返回true,表示到达流s末尾
s.fail():若badbit或failbit置位，则返回true
s.good():若流s处于有效状态，则返回true
s.clear():清空各个状态位，将流置为有效
s.clear(flag):复位flag中设置的标志位。可以先使用rdstate()读取到流标志位，进行位操作，作为flag参数传入。

标准IO流的输入输出成员函数

• put函数
  put函数用于输出一个字符格式：cout.put(char ch)
  例如：输出A可以采用以下方法：
  cout.put('A'); cout.put(65) ; cout.put(25+40);

• get函数
  get函数的功能与提取运算符>>类似,主要不同之处是get函数在读入数据时可以包括空白字符,而后者不可以。

  • get函数用于读入一个字符，调用形式：cin.get()
  • get函数用于传入一个字符到char型变量，调用形式：cin.get(char ch)

• getline函数
  getline函数用于从输入流读取n-1个字符，赋给指定的字符数组(或字符指针指向的数组)，然后插入一个字符串结束志"\n"。("\n"可以用其他字符代替)遇到’\n‘会提前终止读取字符。

  getline函数调用格式：

  • cin.getline(字符数组,字符个数n,终止标志字符)
  • cin.getline(字符指针,字符个数n,终止标志字符)

• ignore函数
  ignore函数的功能是跳过输入流的n个字符(默认的个数为1)，或在遇到指定的终止符时 提前结束。
  调用格式：cin.ignore(n,终止字符);cin.ignore();cin.ignore(1,EOF)

代码示例

条件状态

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {

    cout<<"初始状态:"<<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<<"在这里我们输入EOF:"<<endl;
    cin>>i;

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

    cout<<"先clear(),在这里我们正常输入一个数字:"<<endl;

    cin.clear();
    cin>>i;

    cout<<"正常输入数字后:"<<endl;

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

    cout<<"在这里我们输入一个字符串:"<<endl;
    cin>>i;
    cout<<"输入字符串后:"<<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函数

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
 char ch;
 cout<<"Input:";
 while(cin.get(ch))   //读取输入的字符，直到结束为止 
  {
   cout.put(ch);      //输出字符 
  } 
  return 0;
}
/*
程序运行结果是：
 input:123 abc xyz
 123 abc xyz 
*/

getline函数

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

标准IO的格式控制

输出格式控制

缓冲区控制

• <<endl: 输出换行符, 刷新缓冲区
• <<ends: 输出空字符, 刷新缓冲区
• flush: 刷新缓冲区

控制bool类型格式

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

进制控制

• <<oct: 八进制格式输出
• <<dec: 十进制格式输出
• <<hex: 十六进制格式输出
• <<showbase: 输出指明进制类型, 0代表八进制,0x代表16进制
• <<noshowbase: 输出不指明进制类型

其他常用输出格式控制

• cout.precision(int n)或者cout<<prcision(int n): 设置浮点数打印位数为n
• <<showwpoint: 总是打印浮点数小数点
• <<noshowpoint: 有小数部分才打印小数点
• <<setw(int n): 指定打印宽度为n
• <<left'或<<right`: 设置左对齐或者右对齐(默认对齐)
• <<setfill(char ch): 设定填充字符,默认是空格

输入格式控制

• >>skipws: 输入跳过空白符
• >>noskipws: 输入不跳过空白符

文件输入输出流

根据继承关系可以知道,文件输入输出流继承了iostream流类的所有成员函数,同时多了一些自身特有的成员函数和操作如下:

• 文件流的关联
  fin.open(“test.txt”,ios::binary) //从文件读取数据
  fout.open(“test.txt”,ios::binary) //输出到文件,向文件写数据
  fboth.open(“test.txt”,ios::in|ios::out|ios::binary) //读写都可以
  或者
  ifstream fin(“test.txt”,ios::binary)
  ofstream fout(“test.txt”,ios::binary)
  fstream fboth(“test.txt”,ios::in|ios::out|ios::binary)

• 标志位含义:
  ios::in 打开文件做读操作
  ios::out 打开文件做写操作，会删除原有数据
  ios::app 在每次写之前找到文件尾
  ios::trunc 打开文件时清空已存在的文件流
  ios::ate 打开文件后立即定位到文件末尾
  ios::binary 以二进制模式进行IO操作

• 文件流的关闭: 调用close()成员函数

字符串输入输出流类

字符串流和文件流操作基本一致相同,区别在于:

• 输出时数据不是流向外存文件，而是流向内存中的一个存储空间。输入时从内存中的存储空间读取数据,因此又称内存输入输出流类.
• 字符串流对象关联的不是文件，而是内存中的一个存储空间，因此不需要打开和关闭文件。