18.1 I/O流概念和流類庫(kù)結(jié)構(gòu)

• 1 概念
  程序的輸入指的是從輸入文件將數(shù)據(jù)傳送給程序，程序的輸出指的是從程序?qū)?shù)據(jù)傳送給輸出文件。

• C++輸入輸出包含以下三個(gè)方面的內(nèi)容：
  （1）對(duì)系統(tǒng)指定的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的輸入和輸出。即從鍵盤輸入數(shù)據(jù)，輸出到顯示器屏幕。這種輸入輸出稱為標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出，簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)I/O。

  （2）以外存磁盤文件為對(duì)象進(jìn)行輸入和輸出，即從磁盤文件輸入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)輸出到磁盤文件。以外存文件為對(duì)象的輸入輸出稱為文件的輸入輸出，簡(jiǎn)稱文件I/O。

  （3）對(duì)內(nèi)存中指定的空間進(jìn)行輸入和輸出。通常指定一個(gè)字符數(shù)組作為存儲(chǔ)空間(實(shí)際上可以利用該空間存儲(chǔ)任何信息)。這種輸入和輸出稱為字符串輸入輸出，簡(jiǎn)稱串I/O。

• C++的I/O對(duì)C的發(fā)展
  C++編譯系統(tǒng)提供了用于輸入輸出的iostream類庫(kù)。iostream這個(gè)單詞是由3個(gè)部 分組成的，即i-o-stream，意為輸入輸出流。在iostream類庫(kù)中包含許多用于輸入輸出的 類。常用的見表

os是抽象基類，由它派生出istream類和ostream類，兩個(gè)類名中第1個(gè)字母i和o分別代表輸入(input)和輸出(output)。 istream類支持輸入操作，ostream類支持輸出操作， iostream類支持輸入輸出操作。iostream類是從istream類和ostream類通過(guò)多重繼承而派生的類。其繼承層次見上圖表示。

C++對(duì)文件的輸入輸出需要用ifstrcam和ofstream類，兩個(gè)類名中第1個(gè)字母i和o分別代表輸入和輸出，第2個(gè)字母f代表文件 (file)。ifstream支持對(duì)文件的輸入操作， ofstream支持對(duì)文件的輸出操作。類ifstream繼承了類istream，類ofstream繼承了類ostream，類fstream繼承了 類iostream。見圖

18.1.1 與iostream類庫(kù)有關(guān)的頭文件

iostream類庫(kù)中不同的類的聲明被放在不同的頭文件中，用戶在自己的程序中用#include命令包含了有關(guān)的頭文件就相當(dāng)于在本程序中聲明了所需 要用到的類?？梢該Q —種說(shuō)法：頭文件是程序與類庫(kù)的接口，iostream類庫(kù)的接口分別由不同的頭文件來(lái)實(shí)現(xiàn)。常用的有

• iostream 包含了對(duì)輸入輸出流進(jìn)行操作所需的基本信息。
• fstream 用于用戶管理的文件的I/O操作。
• strstream 用于字符串流I/O。
• stdiostream 用于混合使用C和C + +的I/O機(jī)制時(shí)，例如想將C程序轉(zhuǎn)變?yōu)镃++程序。
• iomanip 在使用格式化I/O時(shí)應(yīng)包含此頭文件。

18.1.2 在iostream頭文件中定義的流對(duì)象

在 iostream 頭文件中定義的類有 ios，istream，ostream，iostream，istream _withassign， ostream_withassign，iostream_withassign 等。

在iostream頭文件中不僅定義了有關(guān)的類，還定義了4種流對(duì)象：

18.1.3 在iostream頭文件中重載運(yùn)算符

“<<”和“>>”本來(lái)在C++中是被定義為左位移運(yùn)算符和右位移運(yùn)算符的，由于在iostream頭文件中對(duì)它們進(jìn)行了重載， 使它們能用作標(biāo)準(zhǔn)類型數(shù)據(jù)的輸入和輸出運(yùn)算符。所以，在用它們的程序中必須用#include命令把iostream包含到程序中。

18.2 標(biāo)準(zhǔn)I/O流

標(biāo)準(zhǔn)I/O對(duì)象:cin，cout，cerr，clog
1、cout流對(duì)象：cout是console output的縮寫，意為在控制臺(tái)（終端顯示器）的輸出。強(qiáng)調(diào)幾點(diǎn)。

• （1）cout不是C++預(yù)定義的關(guān)鍵字，它是ostream流類的對(duì)象，在iostream中定義。 顧名思義，流是流動(dòng)的數(shù)據(jù)，cout流是流向顯示器的數(shù)據(jù)。cout流中的數(shù)據(jù)是用流插入運(yùn)算符“<<”順序加入的。如果有
  cout<<"I "<<"study C++ "<<"very hard. << “wang bao ming ";
  按順序?qū)⒆址?#34;I ", "study C++ ", "very hard.“插人到cout流中，cout就將它們送到顯示器，在顯示器上輸出字符串"I study C++ very hard.”。cout流是容納數(shù)據(jù)的載體，它并不是一個(gè)運(yùn)算符。人們關(guān)心的是cout流中的內(nèi)容，也就是向顯示器輸出什么。

• （3）用“ccmt<<”輸出基本類型的數(shù)據(jù)時(shí)，可以不必考慮數(shù)據(jù)是什么類型，系統(tǒng)會(huì)判斷數(shù)據(jù)的類型，并根據(jù)其類型選擇調(diào)用與之匹配的運(yùn)算符重 載函數(shù)。這個(gè)過(guò)程都是自動(dòng)的，用戶不必干預(yù)。如果在C語(yǔ)言中用prinf函數(shù)輸出不同類型的數(shù)據(jù)，必須分別指定相應(yīng)的輸出格式符，十分麻煩，而且容易出 錯(cuò)。C++的I/O機(jī)制對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，顯然是方便而安全的。

• （3）cout流在內(nèi)存中對(duì)應(yīng)開辟了一個(gè)緩沖區(qū)，用來(lái)存放流中的數(shù)據(jù)，當(dāng)向cout流插 人一個(gè)endl時(shí)，不論緩沖區(qū)是否已滿，都立即輸出流中所有數(shù)據(jù)，然后插入一個(gè)換行符， 并刷新流（清空緩沖區(qū)）。注意如果插人一個(gè)換行符”\n“（如cout<<a<<“\n”），則只輸出和換行，而不刷新cout 流(但并不是所有編譯系統(tǒng)都體現(xiàn)出這一區(qū)別）。

• （4）在iostream中只對(duì)"<<“和”>>“運(yùn)算符用于標(biāo)準(zhǔn)類型數(shù)據(jù)的輸入輸出進(jìn)行了重載，但未對(duì)用戶聲明的類型數(shù)據(jù)的輸入輸出 進(jìn)行重載。如果用戶聲明了新的類型，并希望用”<<“和”>>"運(yùn)算符對(duì)其進(jìn)行輸入輸出，按照重運(yùn)算符重載來(lái)做。

2、cerr流對(duì)象

• cerr流對(duì)象是標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤流，cerr流已被指定為與顯示器關(guān)聯(lián)。cerr的 作用是向標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤設(shè)備(standard error device)輸出有關(guān)出錯(cuò)信息。cerr與標(biāo)準(zhǔn)輸出流cout的作用和用法差不多。但有一點(diǎn)不同：cout流通常是傳送到顯示器輸出，但也可以被重定向 輸出到磁盤文件，而cerr流中的信息只能在顯示器輸出。當(dāng)調(diào)試程序時(shí)，往往不希望程序運(yùn)行時(shí)的出錯(cuò)信息被送到其他文件，而要求在顯示器上及時(shí)輸出，這時(shí) 應(yīng)該用cerr。cerr流中的信息是用戶根據(jù)需要指定的。

3、clog流對(duì)象

• clog流對(duì)象也是標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤流，它是console log的縮寫。它的作用和cerr相同，都是在終端顯示器上顯示出錯(cuò)信息。區(qū)別：cerr是不經(jīng)過(guò)緩沖區(qū)，直接向顯示器上輸出有關(guān)信息，而clog中的信息存放在緩沖區(qū)中，緩沖區(qū)滿后或遇endl時(shí)向顯示器輸出。

4、緩沖區(qū)的概念:

18.2.1 標(biāo)準(zhǔn)輸入流

標(biāo)準(zhǔn)輸入流對(duì)象cin，重點(diǎn)掌握的函數(shù)

      cin.get() //一次只能讀取一個(gè)字符  遇到EOF結(jié)束cin.get(一個(gè)參數(shù)) //讀一個(gè)字符cin.get(兩個(gè)參數(shù)) //可以讀字符串cin.getline()cin.ignore()cin.peek()cin.putback()

cin.get()

• 1、獲取單個(gè)字符

運(yùn)行結(jié)果：

也可以這樣：

• 2、獲取字符串
  
  運(yùn)行結(jié)果：
  

cin.getline()

運(yùn)行結(jié)果：

cin.ignore()

運(yùn)行結(jié)果：

cin.peek()

運(yùn)行結(jié)果：

cin.putback()

完整示例代碼：

#include <iostream>using namespace std;int main()
{char ch;char buf[32] = {0};// cin >> ch;// cout << ch << endl;// ch = cin.get();// cout << ch << endl;// cin.get(ch);// cout << ch << endl;// cin.get(buf, 10);   //獲取字符串，最多10個(gè)字節(jié)// cout << buf << endl;// cin.getline(buf, 10);   //獲取一行數(shù)據(jù)，最多10個(gè)字節(jié)// cout << buf << endl;// cin.ignore(5);    //忽略前5個(gè)字節(jié)// cin >> buf;// cout << buf << endl;// ch = cin.peek();    //獲取一個(gè)字符，同時(shí)字符還留在緩沖區(qū)// cout << ch << endl;// cin >> buf; // 把前面留在緩沖區(qū)里面的字符放進(jìn)buf里面// cout << buf << endl;cin >> ch;cin.putback(ch);    //把ch放回緩沖區(qū)cin >> buf;cout << buf << endl;return 0;
}

18.2.2 標(biāo)準(zhǔn)輸出流

1、標(biāo)準(zhǔn)輸出流對(duì)象cout（成員函數(shù)形式）

cout.flush()

cout.put()

cout.write()

cout.width() 設(shè)置輸出字符串的長(zhǎng)度

cout.fill() 填補(bǔ)輸出的字符串

運(yùn)行結(jié)果：

cout.setf( ) 設(shè)置輸出格式

運(yùn)行結(jié)果：

cout.precision( ) 設(shè)置輸出位數(shù)

運(yùn)行結(jié)果：

2、manipulator(操作符、控制符)

flush

endl

oct 八進(jìn)制

dec 十進(jìn)制

hex 十六進(jìn)制

setbase

運(yùn)行結(jié)果：

setw 設(shè)置輸出字符串的長(zhǎng)度

setfill 填補(bǔ)字符串

運(yùn)行結(jié)果：

setprecision 設(shè)置輸出的位數(shù)

輸出結(jié)果：

完整示例代碼：

#include <iostream>
#include <iomanip>using namespace std;int main()
{//使用控制符的方法// int num = 1000;// cout << oct << num << endl;         //八進(jìn)制輸出// cout << dec << num << endl;         //十進(jìn)制輸出// cout << hex << num << endl;         //十六進(jìn)制輸出// cout << setbase(8) << num << endl; // 只能是8 10 16 // cout << setbase(4) << num << endl; // 如果是其他值，自動(dòng)轉(zhuǎn)為十進(jìn)制輸出// double PI = 22222.0000 / 7.00000;// cout << PI << endl;// cout << setprecision(15) << PI << endl; // 15個(gè)數(shù)字// cout << setprecision(5) << setiosflags(ios::scientific) << PI << endl; // 科學(xué)計(jì)數(shù)法（保留五位小數(shù)）// const char *s = "helloworld";// cout << setw(15) << setfill('*') << s << endl; // 設(shè)置長(zhǎng)度為15的字符串，多余的以*填補(bǔ)//使用成員函數(shù)的方式// int num = 1000;// cout.unsetf(ios::dec);    //結(jié)束十進(jìn)制格式輸出// cout.setf(ios::oct);      //設(shè)置八進(jìn)制格式輸出// cout << num << endl;// cout.unsetf(ios::oct); // 結(jié)束八進(jìn)制格式輸出// cout.setf(ios::hex); // 設(shè)置十六進(jìn)制格式輸出// cout << num << endl;// double PI = 2222.000 / 7.000;// cout.precision(5);// cout << PI << endl;// cout.setf(ios::scientific);// cout << PI << endl;const char *s = "helloworld";cout.width(15);  // 字符串輸出寬帶為15位cout.fill('*');  // 多余的用 * 代替cout << s << endl;return 0;
}

18.3 文件I/O

和文件有關(guān)系的輸入輸出類主要在fstream.h這個(gè)頭文件中被定義，在這個(gè)頭文件中主要被定義了三個(gè)類，由這三個(gè)類控制對(duì)文件的各種輸入輸出操 作，他們分別是ifstream、ofstream、fstream，其中fstream類是由iostream類派生而來(lái)，他們之間的繼承關(guān)系見下圖所 示。

由于文件設(shè)備并不像顯示器屏幕與鍵盤那樣是標(biāo)準(zhǔn)默認(rèn)設(shè)備，所以它在fstream.h頭文件中是沒有像cout那樣預(yù)先定義的全局對(duì)象，所以我們必須自己定義一個(gè)該類的對(duì)象。
ifstream類，它是從istream類派生的，用來(lái)支持從磁盤文件的輸入。
ofstream類，它是從ostream類派生的，用來(lái)支持向磁盤文件的輸出。
fstream類，它是從iostream類派生的，用來(lái)支持對(duì)磁盤文件的輸入輸出。

18.3.1 ofstream類，創(chuàng)建輸出流對(duì)象

運(yùn)行結(jié)果：

18.3.2 ifstream類，創(chuàng)建輸入流對(duì)象

運(yùn)行結(jié)果：

18.3.3 fstream類，創(chuàng)建輸入輸出流對(duì)象（兩種都能干）

運(yùn)行結(jié)果：