c++中的基本IO
引言
c++不直接处理输入和输出,而是通过标准库中的类型处理IO。IO的设备可以是文件、控制台、string。c++主要定义了三种IO类型,分别被包含在iostream
、fstream
、sstream
头文件中。
为了支持使用宽字符的语言,标准库定义了一组类型和对象操纵wchar_t类型的数据。
以下是这三种IO库类型以及头文件:
- iostream头文件
- istream(宽字符版本wistream),从流读取数据。
- ostream (宽字符版本wostream),向流写入数据。
- iostream(宽字符版本wiostream),读写流。
- fstream头文件
- ifstream(宽字符版本wifstream),从文件读取数据。
- ofstream (宽字符版本wofstream),向文件写入数据。
- fstream(宽字符版本wfstream),读写文件。
- sstream头文件
- istringstream(宽字符版本wistringstream),从string读取数据。
- ostringstream (宽字符版本wostringstream),向string写入数据。
- stringstream(宽字符版本wstringstream),读写string。
设备类型和字符大小不会影响我们要执行的IO操作。得益于继承机制,以上类型都可以使用>>
、<<
运算符以及getline()
函数。
IO类型的通用特性
IO对象不能拷贝或赋值
istream is1,is2;
is1 = is2; //错误,流对象不能赋值
istream is3(is1); //错误,流对象不能拷贝
由于无法拷贝IO对象,因此不能将形参或返回类型设置为流类型。通常使用引用方式传递和返回流。但传递和返回的引用不能是const
的,因为读写IO对象会改变IO对象的状态,也就是改变了IO对象。
IO对象的状态信息
IO类定义了一些函数和标志位,帮助我们检查和操纵流的状态:
strm::iostate
是一种类型,这种类型就像一串二进制位串,每个二进制位串指出了流的状态。(strm为引言中的任意一种IO类型)。eof()
函数用于在IO对象上调用,如cin.eof()
。如果流检测到eof
(文件结束标志),该函数返回true。fail()
函数使用同上。如果流处于崩溃或IO操作失败的状态,返回true。bad()
函数使用同上。如果流处于崩溃状态,返回true。good()
函数使用同上。如果流处于有效状态,返回true。clear()
函数使用同上。将IO对象中的所有条件状态为复位,流的状态变为有效状态,返回void。setstate(flags)
,将IO对象的状态为按flags(类型为strm::iostate
)指示的那样置位。rdstate()
函数用于在IO对象上调用,读取IO对象的状态位,返回类型为strm::iostate
。
一旦流发生错误,这个流上的后续IO操作都会失败,因此最好在使用流之前检查它是否处于良好状态。如
// 如果输入成功,流保持有效状态,条件为真
while(cin >> word){
//读操作成功,其他操作。
}
输出缓冲
所有输出流都管理一个缓冲区,用来保存程序读写的数据。
cout << "Hello World!";
串"Hello World!"可能被立即打印出来,也可能被操作系统保存在缓冲区,随后打印。
以下原因可以刷新缓冲(即真正将数据输出到目标设备或文件中):
- 程序正常结束,自动刷新。
- 缓冲区满时,自动刷新。
- 可以使用操作符
endl
、flush
、ends
手动刷新缓冲区(只作用一次输出)。
cout << "1" << endl; //字符串后添加换行,然后刷新缓冲区
cout << "2" << flush; //仅刷新缓冲区
cout << "3" << ends; //字符串后添加一个空字符,然后刷新缓冲区。
- 通过操作符unitbuf设置自动刷新。不同于
endl
、flush
、ends
只作用于一次输出,设置了unitbuf后的输出流每输出一次都会自动刷新缓冲区。
cout << unitbuf;//下面的语句每执行一次输出,就刷新一次缓冲区。
cout << "1"; //输出"1",自动刷新缓冲区
cout << "2"; //输出"2",自动刷新缓冲区
cout << "3"; //输出"3",自动刷新缓冲区
cout << "4"; //输出"4",自动刷新缓冲区
...
cout << "nounitbuf"; //回到流默认的缓冲方式
- 关联流。读写被关联的流时,关联到的流的缓冲区会被刷新(
tie()
函数括号里面的是关联到的流,调用tie()
的流是被关联的流)。cout 和 cin默认关联在一起,使用cin读取数据时,cout的缓冲区被刷新。
cout << "Fuck you!"; //没有指定操作符,cout默认不刷新,该语句执行完后"Fuck you!"可能立即被输出到屏幕,也可能稍后被输出。
int i;
cin >> i; //cout的缓冲区被刷新,此时"Fuck you!"一定已经真正输出(可能在之前就已经真正输出,此时刷新缓冲区等于什么都没做)。
使用tie()
函数关联流和解除关联:
cin.tie(&cout); //有参数的tie(),参数为指向流的指针,且指针不为空,此时建立关联。
cin.tie(nullptr); //有参数的tie(),且指针为空,此时解除cin和其他流的关联。
cin.tie(); //无参tie(),返回指向cin当前关联到的流的指针。
Note:
若程序崩溃即异常终止,输出缓冲区不会被刷新,换言之,缓冲区中的数据可能并没有真正被输出到文件或设备。
文件IO
创建文件流
前面所过,所有IO类型都可以使用>>
、 <<
与getline()
,除此之外,文件IO还有一些特有的操作。
创建文件流:
fstream fstrm1; //创建未绑定文件的文件流
fstream fstrm2(s1); //创建绑定到指定文件s1的文件流(自动调用open())。s1是string或指向c风格字符串的指针。
//fstream fstrm3(s2, mode); 与第二条语句类似,但指定打开文件的模式。
Note:
当一个fstream的作用域内的代码执行完毕,fstream关联的文件被自动关闭,即fstream对象被销毁时,close()会自动调用。
open和close
使用open打开文件,close关闭文件。对一个已经打开的文件调用open会失败,并且failbit被置位。
string file1 = "qq.dat";
ifstream ifs;
ifs.open(file1);
//读取操作
ifs.close();
文件模式mode
常用的文件模式mode如下:
- in 只读方式打开文件
- out 以写方式打开文件
- app 每次写操作在文件末尾进行
- ate 打开文件后立即定位到文件末尾
- trunc 截断文件,即输出会覆盖文件中的原有数据。
- binary 以二进制方式打开文件
同时指定多个模式时使用|
分隔:
ofstream ofs("file1", ofstream::out | ofstream::app);
Note:
out
模式隐含trunc
即覆盖原文件,若要在原文件末尾添加数据,则需要显式指明app
模式。若没有指定任何模式,则使用默认模式。
string IO
stringstream独有的操作如下:
sstream strm; //sstream为sstream头文件中定义的类型,具体可以是istringstream等。
sstream strm(s); //建立一个sstream对象,保存字符串s的一个拷贝。
strm.str(); //返回strm保存的string的拷贝。
strm.str(s); //将string s拷贝到strm。
声明:
c++ Basic是对《C++ Primer 第五版》的个人总结与疑难解释,主要用于个人日后复习。
如果想要深入了解更多,请支持正版。
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