目录

前言

1. C语言中的IO

2. 如何理解流

3. C++中的IO流

 3.1 C++中的标准IO

3.2 C++中的文件IO

 4. stringstream

总结

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前言

        C语言中的I/O接口十分强大，但使用起来有些繁琐。好在C++中的I/O方式为我们解决了这些问题，让数据的读写操作变得更加简洁和便捷; 在本文中，我们将探讨C++中的I/O流;

1. C语言中的IO

         C语言中最常用的输入输出的方式就是 scanf 和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(内部封装)来进行输入与输出;

 如何理解:

1. 屏蔽掉低级I/O的实现, 低级IO需要依赖底层操作系统的实现, 屏蔽掉底层细节便于程序的可移植性;
2.  可以实现行读取的操作, 在计算机内部是没有行这个概念的, 有了缓冲区就可以根据行进行数据解析, 更为方便

2. 如何理解流

        “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（键盘）向计算机内部（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”。

        为了实现这种流动，C++定义了I/O标准类库，这些每个类都称为流/流类，用以完成某方面的功能;

3. C++中的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

         从图中结构可以看出它使用了菱形继承;  istream 主要是进行输入, ostream主要是进行输出, 然而如果使用输入输出需要包含不同的类那就有点不便了, 所以它有采用了一个iostream的类去继承 istream 和 ostream ; 在这样在使用时只需用iostream就可以既可以输入又可以输出;

 3.1 C++中的标准IO

    C++标准库提供了4个全局流对象cin、cout、cerr、clog;

• cout进行标准输出，即数据从内存流向控制台(显示器)。
• cin进行标准输入即数据通过键盘输入到程序中，
• cerr用来进行标准错误的输出
• clog进行日志的输出

 在使用时候必须要包含文件并引入std标准命名空间

 注意:

•  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。
• 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。
• 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，空格和回车也依然无法无法读入;
• 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;
•  OJ中的输入和输出:

 常见的几种:

// 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)
{// ...
}

        使用while(cin>>i)去流中提取对象数据时，调用的是operator>>，返回值是应该是 istream 类型的对象，这里为什么可以做逻辑条件值?

        因为 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;

• 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

class Date
{friend ostream &operator<<(ostream &out, const Date &d);friend istream &operator>>(istream &in, Date &d);public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1): _year(year), _month(month), _day(day){}operator bool(){// 这里是随意写的，假设输入_year为0，则结束if (_year == 0)return false;elsereturn true;}private:int _year;int _month;int _day;
};istream &operator>>(istream &in, Date &d)
{in >> d._year >> d._month >> d._day;return in;
}
ostream &operator<<(ostream &out, const Date &d)
{out << d._year << " " << d._month << " " << d._day;return out;
}int main()
{Date d(2022, 4, 10);cout << d;
}

3.2 C++中的文件IO

 文件的格式主要有两种: 文本文件 和 二进制文件;

 在使用时也非常简单, 文件流对象有三种:

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

 文本形式读写文件:

// 写
ofstream ofs(_filename); // 默认以文本形式打开一个文件不需要添加任何选项(默认为覆盖写)
ofs << value1 << " " << value2 << " " << value3;// 读
ifstream ifs(_filename);
ofs >> value1 >> value2 >> value3; // 当有多个值时，流提取时默认将换行和空格视为分割符

 二进制形式进行读和写:

// 写
ofstream ofs(_filename, ios_base::out | ios_base::binary);// 覆盖写 + 二进制; 
ofs.write((const char*)&info, sizeof(info)); // info为结构化字段, 取结构体的地址，取的字节个数// 读
ifstream ifs(_filename, ios_base::in | ios_base::binary);
ifs.read((char*)&info, sizeof(info)); // //读到这个结构体中

 在使用时可以根据自己的需求封装一下, 这样进行文件读写时也会更加方便简洁;

 写入方式:

• 追加写 选项: ios_base::app
• 覆盖写 选项: ios_base::out (默认)

 另外特别需要注意:

 二进制读写一个特别坑的地方,  文本读写并不会存在问题;

使用string类型存储数据, 然后把string类型的数据以二进制形式写入到文件中时;

我的测试环境是VS2022, 感兴趣的小伙伴可以去测试一下:

struct ServerInfo
{/*char _address[132];*/string _address;double _x;Date _date;
};class BinIO
{
public:BinIO(const char* filename = "info.bin"):_filename(filename){}//写void Write(const ServerInfo& winfo){ofstream ofs(_filename, ofstream::out | ofstream::binary);ofs.write((char*)&winfo, sizeof(winfo));}// 读void Read(ServerInfo& rinfo){ifstream ifs(_filename, ofstream::in | ofstream::binary);ifs.read((char*)&rinfo, sizeof(rinfo));//读到这个结构体中}private:string _filename;
};int main()
{ServerInfo winfo = { "https://legacy.cplusplus.com", 12.13, { 2024, 1, 1 } };BinIO bin;bin.Write(winfo);ServerInfo info;bin.Read(info);cout << info._address << endl;cout << info._x << endl;cout << info._date << endl;return 0;
}

当ServerInfo 使用 string 类型时, 读数据出来的时候程序就会异常崩溃;

主要分为两种情况:

读写在一个进程中时，读是可以读取到，但最后程序还是会崩，这是由于浅拷贝的问题

• string内部存在一个指针、大小、容量
• 写进去时会将指针地址、大小容量什么都写入到了文件当中
• 当读取时，将所有数据读给一个对象
• 这就导致两个对象的指针指向同一块空间，进而导致程序崩溃

读和写不在一个进程中:

• 不同的进程读取数据的对象中的string内部变成了野指针
•  因为读进来的string中它的指针指向的空间已经被销毁
• 这里导致string内容读取不到
• 所有使用二进制读写时要特别注意容器
   

 最好的避免方法就是不使用容器;

 4. stringstream

 这里作为拓展, 只需要知道 stringstream怎么使用即可;

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
    

这两个接口以及非常的好用了, 尤其是sprintf, 在一些限制只能使用C的情况下, 格外好用;

但是使用时就比较繁琐;

        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;

 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，本文主要介绍stringstream;

当需要拼接多个字符串时C++中string的方式就有点显得僵硬;

	string sql2;sql2 += "select * from t_scroe where name = '";sql2 += name;sql2 += "'";cout << sql2 << endl;

 而stringstream就很好的解决了这些问题;

stringstream的功能非常强大:

• 将数值类型数据格式化为字符串

#include<sstream>
int main()
{int a = 12345678;string sa;stringstream s;s << a;s >> sa;cout << sa << endl; // 12345678s.str(""); // 将底层管理的string对象置为""s.clear(); // 清空s, 不清空会转化失败double d = 12.34;s << d;s >> sa;string sValue;sValue = s.str(); // str()方法：返回stringsteam中管理的string类型cout << sValue << endl; // 12.34return 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 << sstream.str() << endl; //  first string, second string// 清空 sstreamsstream.str("");sstream << "third string";cout << sstream.str() << endl; // third stringreturn 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()
{ChatInfo winfo = { "张三", 135246, { 2024, 2, 24 }, "xxxxxx" };stringstream oss;//stringstream继承了ostringstream和istringstreamoss << winfo._name << endl;oss << winfo._id << endl;oss << winfo._date << endl;oss << winfo._msg << endl;cout << oss.str() << endl;// 网络输出ChatInfo rinfo;string str = oss.str();stringstream iss(str);iss >> rinfo._name;iss >> rinfo._id;// 注意这里流提取默认空格和换行作为分割符，date自己实现的ostream分隔符应该使用空格或换行// 否则会提取出错iss >> rinfo._date;iss >> 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;
}

 在学习时, 进行序列化和反序列化操作时一般使用的是Json;

 使用注意:

• 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。
• 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。
• 可以使用s. str("")方法将底层string对象设置为""空字符串。
• 可以使用s.str()将让stringstream返回其底层的string对象。
• 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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总结

        C++中的IO方式解决了C语言IO接口使用繁琐的问题, 让数据的读写操作变得更加简洁; 同时C++的IO接口在使用时也有许多的注意点 ,  学习C++中的IO , 在后续无论是工作, 还是学习都非常的重要;  好了以上便是本文的全部内容, 希望对你有所帮助, 感谢阅读!