流類簡介

C++中凡是數(shù)據(jù)從一個(gè)地方傳輸?shù)搅硪粋€(gè)地方的操作都是流的操作。因此，一般意義下的讀操作在流數(shù)據(jù)抽象中被稱為（從流中）“提取”，寫操作被稱為（向流中）“插入”。

iostream流類庫的類關(guān)系圖如下：

流類庫關(guān)系圖

圖中箭頭代表派生關(guān)系。ios是抽象基類，提供輸入/輸出所需的公共操作，它派生出兩個(gè)類istream和ostream。為了避免多重繼承的二義性，從ios派生istream和ostream時(shí)，均使用了virtual關(guān)鍵字（虛繼承）。

stream類提供了流的大部分輸入操作，對系統(tǒng)預(yù)定義的所有輸入流重載提取運(yùn)算符>>。ostream類對系統(tǒng)預(yù)定義的所有輸出流重載插入運(yùn)算符<<。

C++的iostream類庫提供了數(shù)百種I/O功能，iostream類庫的接口部分包含在幾個(gè)頭文件中。常見的頭文件有以下3個(gè)：

1. iostream：包含操作所有輸入/輸出流所需要的基本信息，因此大多數(shù)C++程序都應(yīng)包含這個(gè)頭文件。該文件含有4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)流對象，提供了無格式化和格式化的I/O功能。
2. iomanip：包含格式化I/O的帶參數(shù)流操縱符，可用于指定數(shù)據(jù)輸入/輸出的格式。
3. fstream：包含處理文件的有關(guān)信息，提供建立文件、讀/寫文件的各種操作接口。

標(biāo)準(zhǔn)流對象

C++在頭文件iostream中為了用戶預(yù)定義了4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)流對象，分別是：

• cin（標(biāo)準(zhǔn)輸入流），cin與標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備（鍵盤）相關(guān)聯(lián)，用于讀取數(shù)據(jù)，可以被重定向?yàn)閺奈募凶x取數(shù)據(jù)。
• cout（標(biāo)準(zhǔn)輸出流），cout與標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備（顯示器）相關(guān)聯(lián)，用于輸出數(shù)據(jù)，可以被重定向?yàn)橄蛭募飳懭霐?shù)據(jù)。
• cerr（非緩沖錯(cuò)誤輸出流），cerr與標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤信息輸出設(shè)備（顯示器）相關(guān)聯(lián)（非緩沖），用于輸出出錯(cuò)信息，不能被重定向。
• clog（緩沖錯(cuò)誤輸出流），clog與標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤信息輸出設(shè)備相關(guān)聯(lián)（緩沖），用于輸出出錯(cuò)信息，不能被重定向。

在實(shí)際中，cin常用于從鍵盤輸入數(shù)據(jù)，是流類istream的對象。cout常用于向屏幕輸出數(shù)據(jù)，是流類ostream的對象。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int x, y;
    cin >> x >> y;
    //函數(shù)`freopen()`的功能是將`stream`按`mode`指定的模式重定向到路徑`path`指向的文件。
    //將標(biāo)準(zhǔn)輸出定向到文件test.txt
    freopen("test.txt", "w", stdout);
    
    if (y == 0) {
        cerr << "error" << endl;
    } else {
        cout << x << " / " << y << " = " << x / y << endl;
    }

    return 0;
};

控制I/O格式

C++進(jìn)行I/O格式控制的方式一般有使用流操縱符、設(shè)置標(biāo)志字和調(diào)用成員函數(shù)。

流操縱符

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;

int main() {
    int n = 65535, m = 20;
    
    //1.分別輸出一個(gè)整數(shù)的十進(jìn)制、十六進(jìn)制和八進(jìn)制表示
    cout << "1)" << n << " = " << hex << n << " = " << oct << n << endl;
    //1)65535 = ffff = 177777
    
    //2.使用setbase分別輸出一個(gè)整數(shù)的十進(jìn)制、十六進(jìn)制和八進(jìn)制表示
    cout << "2)" << setbase(10) << m << " = " << setbase(16) << m << " = " << setbase(8) << m << endl;
    //2)20 = 14 = 24
    
    //3.使用showbase和setbase分別輸出一個(gè)整數(shù)的十進(jìn)制、十六進(jìn)制和八進(jìn)制表示
    cout << "3)" << showbase;//輸出表示數(shù)值進(jìn)制的前綴
    cout << setbase(10) << m << " = " << setbase(16) << m << " = " << setbase(8) << m << endl;
    //3)20 = 0x14 = 024

    return 0;
};

標(biāo)志字

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;

int main() {
    double x = 12.34;
    
    cout << "1)" << setiosflags(ios::scientific | ios::showpos) << x << endl;
    cout << "2)" << setiosflags(ios::fixed) << x << endl;
    cout << "3)" << resetiosflags(ios::fixed) << setiosflags(ios::scientific | ios::showpos) << x << end;
    cout << "4)" << resetiosflags(ios::showpos) << x << endl;
    //1)+1.234000e+001
    //2)+12.34
    //3)+1.234000e+001
    //4)1.234000e+001

    return 0;
};

調(diào)用cout的成員函數(shù)

#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
    double values[] = {
        1.23,
        20.3456,
        300.4567,
        4000.45678,
        50000.1234567
    };
    
    cout.fill('*');//設(shè)置填充字符為`*`
    for (int i = 0; i < sizeof(values) / sizeof(double); i++) {
        cout << "values[" << i << "] = (";
        cout.width(10);//設(shè)置輸出寬度
        cout << values[i] << ")" << endl;
    }
    /*
    values[0] = (******1.23)
    values[1] = (***20.3456)
    values[2] = (***300.457)
    values[3] = (***4000.46)
    values[4] = (***50000.1)
    */
    
    cout.fill(' ');//設(shè)置填充字符為空格
    for (int j = 0; j < sizefo(values) / sizeof(double); j++) {
        cout << "values[" << j << "] = (" 
        cout.width(10);//設(shè)置輸出寬度
        cout.precision(j + 3);//設(shè)置保留有效數(shù)字
        cout << values[j] << ")" << endl;
    }
    /*
    values[0] = (     1.23)
    values[1] = (    20.35)
    values[2] = (   300.46)
    values[3] = (  4000.46)
    values[4] = ( 50000.12)
    */
    
    return 0;
};

調(diào)用cin的成員函數(shù)

istream類提供了一些公有成員函數(shù)，它們可以以不同的方式提取輸入流中的數(shù)據(jù)。

get()函數(shù)

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main() {
    int n = 0;
    char ch;
    //當(dāng)文件沒有結(jié)束時(shí)繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)
    while ((ch = cin.get()) != EOF) {
        cout.put(ch);
        n++;
    }
    cout << "輸入字符共計(jì)：" << n << endl;
};

在Windows環(huán)境下，當(dāng)進(jìn)行鍵盤輸入時(shí)，在單獨(dú)的一行按ctrl + z組合鍵后再按enter鍵就代表文件輸入結(jié)束。

getline()函數(shù)

getline()成員函數(shù)的原型如下：

istream & getline(char *buf, int bufSize);

其功能是從輸入流中的當(dāng)前字符開始讀取bufSize - 1個(gè)字符到緩沖區(qū)buf，或讀到\n為止（哪個(gè)條件先滿足即按哪個(gè)執(zhí)行）。函數(shù)會在buf中讀入數(shù)據(jù)的結(jié)尾自動添加串結(jié)束標(biāo)記\0。

istream & getline(char *buf, int bufSize, char delim);

其功能是從輸入流中的當(dāng)前字符開始讀取bufSize - 1個(gè)字符到緩沖區(qū)buf，或讀到字符delim為止（哪個(gè)條件先滿足即按哪個(gè)執(zhí)行）。函數(shù)會在buf中讀入數(shù)據(jù)的結(jié)尾自動添加\0。

兩者的區(qū)別在于，前者是讀到\n為止，后者是讀到指定字符delim為止。字符\n或delim都不會被存入buf中，但會從輸入流中取走。

函數(shù)getline()的返回值是函數(shù)所作用的對象的引用。如果輸入流中\n或delim之前的字符個(gè)數(shù)達(dá)到或超過bufSize，則會導(dǎo)致讀入操作出錯(cuò)，其結(jié)果是：雖然本次讀入已經(jīng)完成，但是之后的讀入都會失敗。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    char buf[10];
    int i = 0;
    //若輸入流的一行超過9個(gè)字符，則會出錯(cuò)
    while (cin.getline(buf, 10)) {
        cout << ++i << ":" << buf << endl;
    }
    cout << "last:" << buf << endl;
    
    return 0;
};

eof()函數(shù)

eof()成員函數(shù)的原型如下：

bool eof();

eof()函數(shù)用于判斷輸入流是否已經(jīng)結(jié)束。返回值為true表示輸入結(jié)束。

在應(yīng)用程序中可以用eof()函數(shù)測試是否到達(dá)文件尾，當(dāng)文件操作結(jié)束遇到文件尾時(shí)，函數(shù)返回1；否則返回0。

ignore()函數(shù)

ignore()成員函數(shù)的原型如下：

istream & ignore(int n = 1, int delim = EOF);

此函數(shù)的作用是跳過輸入流中的n個(gè)字符，或跳過delim及其之前的所有字符（哪個(gè)條件先滿足就按哪個(gè)執(zhí)行）。兩個(gè)參數(shù)都有默認(rèn)值。因此cin.ignore()等效于cin.ignore(1, EOF)，即跳過一個(gè)字符。該函數(shù)常用于跳過輸入中的無用部分，以便提取有用的部分。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    char str[30];
    while (!cin.eof()) {
        cin.ignore(10, ':');
        if (!cin.eof()) {
            cin >> str;
            cout << str << endl;
        }
    }

    return 0;
};

peek()函數(shù)

peek()成員函數(shù)的原型如下：

int peek();

函數(shù)peek()返回輸入流中的當(dāng)前字符，但是并不將該字符從輸入流中取走，相當(dāng)于只是“看了一眼”將要讀入的下一個(gè)字符，因此叫“窺視”。

cin.peek()不會跳過輸入流中的空格和回車符。在輸入流已經(jīng)結(jié)束的情況下，cin.peek()返回EOF。