C++知识点总结全系列 (05)：IO 类的详细总结和分析

1、基类 istream 和 ostream

(1)istream

A.What

输入流的抽象类，是所有输入流类的基类

B.Why（输入流的作用）

用于从数据源（如文件、标准输入设备等）读取数据

(2)ostream

A.What

输出流的抽象类，是所有输出流类的基类

B.Why（输出流的作用）

输出流用于将数据写入到目标位置，例如文件或标准输出设备（通常是屏幕）

(3)输入输出流的状态

A.Which

goodbit：表示流处于正常状态，可以进行正常的输入和输出
eofbit：表示已经到达文件末尾或流的结束位置，当文件读取完毕时，eofbit会被设置为1
failbit：表示流操作失败，如尝试将字符写入只读文件、尝试从空文件中读取数据
badbit：表示流已经崩溃或数据出现问题，如打开不存在的文件、内存不足等

stream.good();
stream.eof();
stream.fail();
stream.bad();

B.How（如何操作流状态）

获取流的状态：stream.rdstate()

if(istream.rdstate() & std::ios_base::badbit)
{ std::cout<<"badbit error!"<<std::endl;
}

复位流状态位：goodbit设置为1，其它设置为0

istream.clear();

设置指定状态位：但 stream.setstate(goodbit)不合法

istream.setstate(std::ios_base::failbit | std::ios_base::eofbit);

2、派生类fstream

(1)fstream

A.What

C++ 标准库中用于文件输入输出操作的文件流类

B.Why

实现对文件的输入和输出操作

C.文件打开方式

模式	说明
in	以读的方式打开文件
out	以写的方式打开文件，写数据后原文件将被覆盖
out \| trunc	当以 trunc 模式打开文件时，如果该文件存在，则先清空，后写入新数据。如果文件不存在，则创建
out \| app	每次写操作均定位到文件末尾
binary	二进制形式打开文件（in&out）
ate	打开文件后立即定位到文件末尾（in&out）

(2)ifstream

A.What

文件输入流类，是istream的派生类

B.Why

用于实现从文件中读取数据

C.How

std::string strFilePth = "D:\\Desktop\\a.txt";
// 以读的方式打开文件
std::ifstream inStream;
inStream.open(strFilePth);
if (!inStream.is_open())
{std::cerr << "Failed to open file" << std::endl;return;
}
char ch[10];
while (inStream.read(ch, 10))
{std::cout << ch << std::endl;
}
inStream.close();

(3)ofstream

A.What

文件输出流类，是ostream的派生类

B.Why

用于向文件中写入数据

C.How

std::string strFilePth = "D:\\Desktop\\a.txt";
// 以写的方式打开文件
std::ofstream outStream;
outStream.open("D:\\Desktop\\a.txt", std::ios_base::app);
if (!outStream.is_open())
{std::cerr << "Failed to open file" << std::endl;return;
}
// 向文件中写入数据
int i = 0;
while (!outStream.eof())
{outStream << "wodeshijie" << std::endl;++i;if (i >= 10){outStream.setstate(std::ios_base::eofbit);}
}
outStream.close();

3、流缓冲

(1)What（什么是流缓冲）

本质是一个内存中的缓冲区，每个输入或输出流对象都管理一个缓冲区，用来保护读写数据

(2)刷新缓冲

将数据真正写入到文件或输出设备中

(3)When（什么时候刷新缓冲）

程序正常结束时
缓冲区满时
使用操作符endl、ends、flush时：flush表示主动刷新缓冲区
一个流关联到另一个流时：

如默认情况下 cin 和 cerr 都关联到 cout，因此读 cin 或写 cerr 都会导致 cout 的缓冲区被刷新

4、格式化输入和输出

(1)What

标准库定义了一组操纵符（本质是函数或对象）来修改流的格式状态当操作符改变流的格式状态时，通常改变后的状态对所有后续 IO 都生效

(2)Which

A.控制布尔值的格式

bool bFlag = true;
std::cout<<std::boolalpha<<bFlag<<std::endl; //打印：true
std::cout<<std::noboolalpha<<bFlag<<std::endl; //打印：1

B.控制整型值进制的格式

cout<<"default:"<<20<<" "<<1024<<endl;
cout<<"octal:"<<oct<<20<<" "<<1024<<endl;
cout<<"hex:"<<hex<<20<<" "<<1024<<endl;
cout<<"decimal:"<<dec<<20<<" "<<1024<<endl;

输出结果：
default:20 1024
octal:24 2000
hex:14 400
decimal:20 1024

C.控制浮点数的格式

// 浮点数格式 
double a = 12.123456789; 
cout << cout.precision() << endl; // 打印：6 （默认精度为 6） 
cout << a << endl; // 打印：12.1235
// 浮点数精度设置——precision
cout.precision(12); cout << a << endl; // 打印：12.123456789
// 是否显式为 0 的小数——showpoint noshowpoint（默认） double b = 12.000000;
cout << b << endl; // 打印：12 
cout << std::showpoint << b << endl; // 打印：12.000000 
// 科学计数格式——scientific
double c = 123456.123456; 
cout << std::scientific << c << endl; // 打印：1.234561234560e+05

4、非格式化输入和输出

(1)What

主要是使用流对象函数实现输入和输出

(2)单字节操作

在这里插入图片描述

char ch; while (cin.get(ch))
{
cout.put(ch); }int ch;
while ((ch = cin.get()) != EOF)
{
}
cout.put(ch)

(3)多字节操作

在这里插入图片描述

// 输入流对象函数使用:get(char_arr,max_len,delim) 
instream.clear();
cout << instream.tellg() << endl; // 打印：247 
instream.seekg(0, std::ios::beg); // 设置流的当前指针 
cout << instream.tellg() << endl; // 打印：0
const int MAX_LEN = 1000; char wch[MAX_LEN]; // 应该比读取的最大长度要大 
instream.get(wch, MAX_LEN, '\0'); // 读取最大长度为 MAX_LEN 的字符 
cout << wch << endl; // 打印：所有文本
// 输入流对象函数使用:getline(char_arr,max_len,delim) 
instream.clear();
instream.seekg(0, std::ios::beg);
char ch_arr02[MAX_LEN];
instream.getline(ch_arr02, MAX_LEN, '\0'); 
cout << ch_arr02 << endl;
// 输入流对象函数使用:read (char_arr,max_len) 
instream.clear();
instream.seekg(0, std::ios::beg); 
char ch_arr03[MAX_LEN];
instream.read(ch_arr03, MAX_LEN / 5); 
cout << instream.gcount() << endl; // 打印：200 
cout << instream.tellg() << endl; // 打印：208 
cout << ch_arr03 << endl;

(4)流的随机访问

在这里插入图片描述

instream.clear(); instream.seekg(0, std::ios::beg); 
for (int i = 0; i < MAX_LEN; ++i) {instream >> std::noskipws >> ch; if (instream.fail()) break;instream.seekg(i); cout << ch;
}