【C++干货铺】C++中的IO流和文件操作

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C语言的输入输出

流是什么？

C++的IO流

C++标准IO流

C++文件IO流

文本文件读写

二进制文件的读写

stringstream的简单介绍

将数值类型数据格式化为字符串

字符串拼接

编辑序列化和反序列化结构数据

C语言的输入输出

C语言中我们用到的最频繁的输入输出方式就是scanf ()与printf()。

scanf(): 从标准输入设备(键盘)读取数据，并将值存放在变量中。
printf(): 将指定的文字/字符串输出到标准输出设备(屏幕)。

注意宽度输出和精度输出控制。C语言借助了相应的缓冲区来进行输入与输出。

如下图所示：

对输入输出缓冲区的理解：

1.可以屏蔽掉低级I/O的实现，低级I/O的实现依赖操作系统本身内核的实现，所以如果能够屏
蔽这部分的差异，可以很容易写出可移植的程序。
2.可以使用这部分的内容实现“行”读取的行为，对于计算机而言是没有“行”这个概念，有了这
部分，就可以定义“行”的概念，然后解析缓冲区的内容，返回一个“行”。

流是什么？

“流”即是流动的意思，是物质从一处向另一处流动的过程，是对一种有序连续且具有方向性的数据（其单位可以是bit,byte,packet ）的抽象描述。
C++流是指信息从外部输入设备（如键盘）向计算机内部（如内存）输入和从内存向外部输出设备（显示器）输出的过程。这种输入输出的过程被形象的比喻为“流”。
它的特性是：有序连续、具有方向性。

C++的IO流

C++系统实现了一个庞大的类库，其中ios为基类，其他类都是直接或间接派生自ios类

C++标准IO流

C++标准库提供了4个全局流对象cin、cout、cerr、clog，使用cout进行标准输出，即数据从内
存流向控制台(显示器)。使用cin进行标准输入即数据通过键盘输入到程序中，同时C++标准库还
提供了cerr用来进行标准错误的输出，以及clog进行日志的输出，从上图可以看出，cout、
cerr、clog是ostream类的三个不同的对象，因此这三个对象现在基本没有区别，只是应用场景不
同。在使用时候必须要包含文件并引入std标准命名空间。

注意：

1. cin为缓冲流。键盘输入的数据保存在缓冲区中，当要提取时，是从缓冲区中拿。如果一次输入过多，会留在那儿慢慢用，如果输入错了，必须在回车之前修改，如果回车键按下就无法挽回了。只有把输入缓冲区中的数据取完后，才要求输入新的数据。
2. 输入的数据类型必须与要提取的数据类型一致，否则出错。出错只是在流的状态字state中对应位置位（置1），程序继续。
3. 空格和回车都可以作为数据之间的分格符，所以多个数据可以在一行输入，也可以分行输入。但如果是字符型和字符串，则空格（ASCII码为32）无法用cin输入，字符串中也不能有空格。回车符也无法读入。
4. cin和cout可以直接输入和输出内置类型数据，原因：标准库已经将所有内置类型的输入和输出全部重载了。

对于自定义类型，如果要支持cin和cout的标准输入输出，需要对<<和>>进行重载。

6. 在线OJ中的输入和输出：

对于IO类型的算法，一般都需要循环输入
输出：严格按照题目的要求进行，多一个少一个空格都不行。
连续输入时，vs系列编译器下在输入ctrl+Z时结束

// 单个元素循环输入
while(cin>>a)
{// ...
}
// 多个元素循环输入
while(c>>a>>b>>c)
{// ...
}
// 整行接收
while(cin>>str)
{// ...
}

7. istream类型对象转换为逻辑条件判断值

istream& operator>> (int& val);
explicit operator bool() const;

实际上我们看到使用while(cin>>i)去流中提取对象数据时，调用的是operator>>，返回值是
istream类型的对象，那么这里可以做逻辑条件值，源自于istream的对象又调用了operator
bool，operator bool调用时如果接收流失败，或者有结束标志，则返回false。

C++文件IO流

C++根据文件内容的数据格式分为二进制文件和文本文件。采用文件流对象操作文件的一般步
骤：

1. 定义一个文件流对象

ifstream ifile(只输入用)
ofstream ofile(只输出用)
fstream iofile(既输入又输出用)

2. 使用文件流对象的成员函数打开一个磁盘文件，使得文件流对象和磁盘文件之间建立联系
3. 使用提取和插入运算符对文件进行读写操作，或使用成员函数进行读写
4. 关闭文件

文本文件读写

//文本文件读写#include<string>
#include<fstream>
//包含头文件
int main()
{//创建文件输出流对象ofstream fout;//打开文件//若文件不存在则创建一个新文件进行写入fout.open("test.txt");//判断文件是否打开if (fout.is_open()==false){cout << "打开文件失败" << endl;}//对文件进行写入fout << "2024/1/27";//关闭文件fout.close();cout << "文件写入完成" << endl;//创建文件出入流对象ifstream fin;string buffer;//打开文件fin.open("test.txt");//判断文件是否存在if (fin.is_open() == false){cout << "打开文件失败" << endl;}//读取文件中的内容，并且打印while (getline(fin, buffer)){cout << buffer << endl;}cout << "文件读取完毕" << endl;//关闭文件fin.close();return 0;
}

二进制文件的读写

//二进制文件的读写
#include<fstream>
struct st_girl
{char name[31];//姓名int no;//编号char memo[301];//备注double weight;//体重
}girl;
int main()
{//创建文件输出流对象ofstream fout;//以二进制的形式打开文件fout.open("test.dat", ios::app | ios::binary);//判断文件是否打开if (fout.is_open() == false){cout << "打开文件失败" << endl;}girl = { "西施",3,"中国历史第一美女",45.8 };//以字符串的形式写入fout.write((const char *) & girl, sizeof(st_girl));cout << "二进制写入完成" << endl;//关闭文件fout.close();//创建文件流入对象ifstream fin;//以二进制的形式打开文件fin.open("test.dat", ios::in | ios::binary);//检查文件是否打开if (fin.is_open() == false){cout << "打开文件失败" << endl;}//对文件一字符串的形式进行读取while (fin.read((char*)&girl, sizeof(girl))){cout << "name = " << girl.name << endl << " no = " << girl.no << endl<< "memo = " << endl << "weigth = " << girl.weight << endl;}cout << "以二进制的形式读取结束" << endl;//关闭文件fin.close();return 0;
}

注意：自定义类型中的成员不可以使用STL中的容器，像对于字符使用string来存贮；在同一个进程中写完文件立刻进行读取文件，程序因浅拷贝造成异常；在一个进程中进行写文件，另一个进程中读文件，会造成野指针；因为string的底层是个字符指针，读写文件只会进行浅拷贝。

stringstream的简单介绍

在C语言中，如果想要将一个整形变量的数据转化为字符串格式，如何去做？

1. 使用itoa()函数
2. 使用sprintf()函数

但是两个函数在转化时，都得需要先给出保存结果的空间，那空间要给多大呢，就不太好界定，
而且转化格式不匹配时，可能还会得到错误的结果甚至程序崩溃。

int main()
{int n = 123456789;char s1[32];_itoa(n, s1, 10);char s2[32];sprintf(s2, "%d", n);char s3[32];sprintf(s3, "%f", n);return 0;
}

在C++中，可以使用stringstream类对象来避开此问题。

在程序中如果想要使用stringstream，必须要包含头文件。在该头文件下，标准库三个类：
istringstream、ostringstream 和 stringstream，分别用来进行流的输入、输出和输入输出操作，下面主要介绍stringstream。

将数值类型数据格式化为字符串

#include<sstream>
int main()
{int a = 12345678;string sa;// 将一个整形变量转化为字符串，存储到string类对象中stringstream s;s << a;s >> sa;cout << typeid(sa).name() << endl;cout << sa << endl;// clear()
// 注意多次转换时，必须使用clear将上次转换状态清空掉
// stringstreams在转换结尾时(即最后一个转换后),会将其内部状态设置为badbit
// 因此下一次转换是必须调用clear()将状态重置为goodbit才可以转换
// 但是clear()不会将stringstreams底层字符串清空掉// s.str("");
// 将stringstream底层管理string对象设置成"",
// 否则多次转换时，会将结果全部累积在底层string对象中s.str("");s.clear();double d = 12.34;s << d;s >> sa;cout << typeid(sa).name() << endl;cout << sa << endl;return 0;
}

字符串拼接

int main()
{stringstream sstream;// 将多个字符串放入 sstream 中sstream << "first" << " " << "string,";sstream << " second string";cout << "strResult is: " << sstream.str() << endl;// 清空 sstreamsstream.str("");sstream << "third string";cout << "After clear, strResult is: " << sstream.str() << endl;return 0;
}

序列化和反序列化结构数据

struct ChatInfo
{string _name; // 名字int _id;    // idDate _date;  // 时间string _msg;  // 聊天信息
};
int main()
{// 结构信息序列化为字符串ChatInfo winfo = { "张三", 135246, { 2022, 4, 10 }, "晚上一起看电影吧"};ostringstream oss;oss << winfo._name << " " << winfo._id << " " << winfo._date << " "<< winfo._msg;string str = oss.str();cout << str << endl << endl;// 我们通过网络这个字符串发送给对象，实际开发中，信息相对更复杂，// 一般会选用Json、xml等方式进行更好的支持// 字符串解析成结构信息ChatInfo rInfo;istringstream iss(str);iss >> rInfo._name >> rInfo._id >> rInfo._date >> rInfo._msg;cout << "-------------------------------------------------------"<< endl;cout << "姓名：" << rInfo._name << "(" << rInfo._id << ") ";cout << rInfo._date << endl;cout << rInfo._name << ":>" << rInfo._msg << endl;cout << "-------------------------------------------------------"<< endl;return 0;
}

注意：

1. stringstream实际是在其底层维护了一个string类型的对象用来保存结果。
2. 多次数据类型转化时，一定要用clear()来清空，才能正确转化，但clear()不会将stringstream底层的string对象清空。
3. 可以使用s. str("")方法将底层string对象设置为""空字符串。
4. 可以使用s.str()将让stringstream返回其底层的string对象。
5. stringstream使用string类对象代替字符数组，可以避免缓冲区溢出的危险，而且其会对参数类型进行推演，不需要格式化控制，也不会出现格式化失败的风险，因此使用更方便，更安全。

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