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C++詳細(xì)講解IO流原理

 更新時(shí)間:2022年05月05日 11:41:56   作者:雪芙花  
當(dāng)程序與外界進(jìn)行信息交換時(shí),存在兩個(gè)對(duì)象,一個(gè)是程序中的對(duì)象,另一個(gè)是文件對(duì)象。流是信息流動(dòng)的一種抽象,它負(fù)責(zé)在數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者和數(shù)據(jù)的消費(fèi)者之間建立聯(lián)系,并管理數(shù)據(jù)的流動(dòng)

1. C語言的輸入與輸出

C語言中我們用到的最頻繁的輸入輸出方式就是scanf ()與printf()。 scanf(): 從標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備(鍵盤)讀取數(shù)

據(jù),并將值存放在變量中。printf(): 將指定的文字/字符串輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備(屏幕)。注意寬度輸出和精度 輸出控制。C語言借助了相應(yīng)的緩沖區(qū)來進(jìn)行輸入與輸出。如下圖所示:

對(duì)輸入輸出緩沖區(qū)的理解:

1 .可以屏蔽掉低級(jí)I/O的實(shí)現(xiàn),低級(jí)I/O的實(shí)現(xiàn)依賴操作系統(tǒng)本身內(nèi)核的實(shí)現(xiàn),所以如果能夠屏蔽這部分的差

異,可以很容易寫出可移植的程序。

2.可以使用這部分的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)“行”讀取的行為,對(duì)于計(jì)算機(jī)而言是沒有“行”這個(gè)概念,有了這部分,就可以

定義“行”的概念,然后解析緩沖區(qū)的內(nèi)容,返回一個(gè)“行”。

簡而言之:

scanf():

從標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備(鍵盤)讀取數(shù)據(jù),并將值存放在變量中

printf():

將指定的文字/字符串輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備(屏幕)(注意寬度輸出和精度輸出控制)

C語言借助了相應(yīng)的緩沖區(qū)來進(jìn)行輸入與輸出

2. 流是什么

概念:

  • “流”即是流動(dòng)的意思,是物質(zhì)從一處向另一處流動(dòng)的過程,是對(duì)一種有序連續(xù)且具有方向性的數(shù)據(jù)(其單位可以是bit,byte,packet )的抽象描述
  • C++流是指信息從外部輸入設(shè)備(如鍵盤)向計(jì)算機(jī)內(nèi)部(如內(nèi)存)輸入和從內(nèi)存向外部輸出設(shè)備(顯示器)輸出的過程,這種輸入輸出的過程被形象的比喻為“流”

特性:

有序連續(xù)**、**具有方向性

注:為了實(shí)現(xiàn)這種流動(dòng),C++定義了I/O標(biāo)準(zhǔn)類庫,這些每個(gè)類都稱為流/流類,用以完成某方面的功能

3. C++IO流

C++系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)龐大的類庫,其中ios為基類,其他類都是直接或間接派生自ios類

C++標(biāo)準(zhǔn)庫提供了4個(gè)全局流對(duì)象cin、cout、cerr、clog,使用cout進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)輸出,即數(shù)據(jù)從內(nèi)存流向控制

臺(tái)(顯示器)。使用cin進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)輸入即數(shù)據(jù)通過鍵盤輸入到程序中,同時(shí)C++標(biāo)準(zhǔn)庫還提供了cerr用來進(jìn)行標(biāo) 準(zhǔn)錯(cuò)誤的輸出,以及clog進(jìn)行日志的輸出,從上圖可以看出,cout、cerr、clog是ostream類的三個(gè)不同的 對(duì)象,因此這三個(gè)對(duì)象現(xiàn)在基本沒有區(qū)別,只是應(yīng)用場景不同。

在使用時(shí)候必須要包含文件并引入std標(biāo)準(zhǔn)命名空間。

注意:

  • cin為緩沖流。鍵盤輸入的數(shù)據(jù)保存在緩沖區(qū)中,當(dāng)要提取時(shí),是從緩沖區(qū)中拿。如果一次輸入過多,會(huì)留在那兒慢慢用,如果輸入錯(cuò)了,必須在回車之前修改,如果回車鍵按下就無法挽回了。只有把輸入緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)取完后,才要求輸入新的數(shù)據(jù)。
  • 輸入的數(shù)據(jù)類型必須與要提取的數(shù)據(jù)類型一致,否則出錯(cuò)。出錯(cuò)只是在流的狀態(tài)字state中對(duì)應(yīng)位置位(置1),程序繼續(xù)。
  • 空格和回車都可以作為數(shù)據(jù)之間的分格符,所以多個(gè)數(shù)據(jù)可以在一行輸入,也可以分行輸入。但如果是字符型和字符串,則空格(ASCII碼為32)無法用cin輸入,字符串中也不能有空格?;剀嚪矡o法讀入。
  • cin和cout可以直接輸入和輸出內(nèi)置類型數(shù)據(jù),原因:標(biāo)準(zhǔn)庫已經(jīng)將所有內(nèi)置類型的輸入和輸出全部重

載了:

  • 對(duì)于自定義類型,如果要支持cin和cout的標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出,需要對(duì)<<和>>進(jìn)行重載。
  • 在線OJ中的輸入和輸出:對(duì)于IO類型的算法,一般都需要循環(huán)輸入:
// 單個(gè)元素循環(huán)輸入
while(cin>>a)
{
// ...
}
// 多個(gè)元素循環(huán)輸入
while(c>>a>>b>>c)
{
// ...
}
// 整行接收
while(cin>>str)
{
// ...
}

輸出:嚴(yán)格按照題目的要求進(jìn)行,多一個(gè)少一個(gè)空格都不行

C++文件IO流

C++根據(jù)文件內(nèi)容的數(shù)據(jù)格式分為二進(jìn)制文件和文本文件

采用文件流對(duì)象操作文件的一般步驟:

定義一個(gè)文件流對(duì)象

  • ifstream ifile(只輸入用)
  • ofstream ofile(只輸出用)
  • fstream iofile(既輸入又輸出用)

使用文件流對(duì)象的成員函數(shù)打開一個(gè)磁盤文件,使得文件流對(duì)象和磁盤文件之間建立聯(lián)系

使用提取和插入運(yùn)算符對(duì)文件進(jìn)行讀寫操作,或使用成員函數(shù)進(jìn)行讀寫

關(guān)閉文件

#include<iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
// 使用文件IO流用文本及二進(jìn)制方式演示讀寫配置文件
struct ServerInfo
{
	char _ip[32]; // ip
	int _port; // 端口
};
struct ConfigManager
{
public:
	ConfigManager(const char* configfile = "cfserver.config")
		:_configfile(configfile)
	{}
	void WriteBin(const ServerInfo& info)
	{
		// 這里注意使用二進(jìn)制方式打開寫
		ofstream ofs(_configfile, ifstream::out | ifstream::binary);
		ofs.write((const char*)&info, sizeof(ServerInfo));
		ofs.close();
	}
	void ReadBin(ServerInfo& info)
	{
		// 這里注意使用二進(jìn)制方式打開讀
		ifstream ifs(_configfile, ifstream::in | ifstream::binary);
		ifs.read((char*)&info, sizeof(ServerInfo));
		ifs.close();
	}
	void WriteText(const ServerInfo& info)
	{
		// 這里會(huì)發(fā)現(xiàn)IO流寫整形比C語言那套就簡單多了,
		// C 語言得先把整形itoa再寫
		ofstream ofs(_configfile);
		ofs << info._ip << endl;
		ofs << info._port << endl;
		ofs.close();
	}
	void ReadText(ServerInfo& info)
	{
		// 這里會(huì)發(fā)現(xiàn)IO流讀整形比C語言那套就簡單多了,
		// C 語言得先讀字符串,再atoi
		ifstream ifs(_configfile);
		ifs >> info._ip;
		ifs >> info._port;
		ifs.close();
	}
private:
	string _configfile; // 配置文件
};
int main()
{
	ConfigManager cfgMgr;
	ServerInfo wtinfo;
	ServerInfo rdinfo;
	strcpy(wtinfo._ip, "127.0.0.1");
	wtinfo._port = 80;
	// 二進(jìn)制讀寫
	cfgMgr.WriteBin(wtinfo);
	cfgMgr.ReadBin(rdinfo);
	cout << rdinfo._ip << endl;
	cout << rdinfo._port << endl;
	// 文本讀寫
	cfgMgr.WriteText(wtinfo);
	cfgMgr.ReadText(rdinfo);
	cout << rdinfo._ip << endl;
	cout << rdinfo._port << endl;
	return 0;
}

注:相比于C語言方便很多,不用控制格式

4. stringstream的簡單介紹

在程序中如果想要使用stringstream,必須要包含頭文件。在該頭文件下,標(biāo)準(zhǔn)庫三個(gè)類:istringstre、ostringstream 和 stringstream,分別用來進(jìn)行流的輸入、輸出和輸入輸出操作,本文主要介紹 stringstream。

stringstream主要可以用來:

  • 將數(shù)值類型數(shù)據(jù)格式化為字符串
#include<sstream>
int main()
{
int a = 12345678;
string sa;
// 將一個(gè)整形變量轉(zhuǎn)化為字符串,存儲(chǔ)到string類對(duì)象中
stringstream s;
s << a;
s >> sa;
// clear()
// 注意多次轉(zhuǎn)換時(shí),必須使用clear將上次轉(zhuǎn)換狀態(tài)清空掉
// stringstreams在轉(zhuǎn)換結(jié)尾時(shí)(即最后一個(gè)轉(zhuǎn)換后),會(huì)將其內(nèi)部狀態(tài)設(shè)置為badbit
// 因此下一次轉(zhuǎn)換是必須調(diào)用clear()將狀態(tài)重置為goodbit才可以轉(zhuǎn)換
// 但是clear()不會(huì)將stringstreams底層字符串清空掉
// s.str("");
// 將stringstream底層管理string對(duì)象設(shè)置成"",
// 否則多次轉(zhuǎn)換時(shí),會(huì)將結(jié)果全部累積在底層string對(duì)象中
s.str("");
s.clear(); // 清空s, 不清空會(huì)轉(zhuǎn)化失敗
double d = 12.34;
s << d;
s >> sa;
string sValue;
sValue = s.str(); // str()方法:返回stringsteam中管理的string類型
cout << sValue << endl;
return 0;
}
  • 字符串拼接
#include<sstream>
int main()
{
int a = 12345678;
string sa;
// 將一個(gè)整形變量轉(zhuǎn)化為字符串,存儲(chǔ)到string類對(duì)象中
stringstream s;
s << a;
s >> sa;
// clear()
// 注意多次轉(zhuǎn)換時(shí),必須使用clear將上次轉(zhuǎn)換狀態(tài)清空掉
// stringstreams在轉(zhuǎn)換結(jié)尾時(shí)(即最后一個(gè)轉(zhuǎn)換后),會(huì)將其內(nèi)部狀態(tài)設(shè)置為badbit
// 因此下一次轉(zhuǎn)換是必須調(diào)用clear()將狀態(tài)重置為goodbit才可以轉(zhuǎn)換
// 但是clear()不會(huì)將stringstreams底層字符串清空掉
// s.str("");
// 將stringstream底層管理string對(duì)象設(shè)置成"",
// 否則多次轉(zhuǎn)換時(shí),會(huì)將結(jié)果全部累積在底層string對(duì)象中
s.str("");
s.clear(); // 清空s, 不清空會(huì)轉(zhuǎn)化失敗
double d = 12.34;
s << d;
s >> sa;
string sValue;
sValue = s.str(); // str()方法:返回stringsteam中管理的string類型
cout << sValue << endl;
return 0;
}

注意:

  • stringstream實(shí)際是在其底層維護(hù)了一個(gè)string類型的對(duì)象用來保存結(jié)果。
  • 多次數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)化時(shí),一定要用clear()來清空,才能正確轉(zhuǎn)化,但clear()不會(huì)將stringstream底層的 string對(duì)象清空。
  • 可以使用s. str(“”)方法將底層string對(duì)象設(shè)置為""空字符串。
  • 可以使用s.str()將讓stringstream返回其底層的string對(duì)象。
  • stringstream使用string類對(duì)象代替字符數(shù)組,可以避免緩沖區(qū)溢出的危險(xiǎn),而且其會(huì)對(duì)參數(shù)類型進(jìn) 行推演,不需要格式化控制,也不會(huì)出現(xiàn)格式化失敗的風(fēng)險(xiǎn),因此使用更方便,更安全。

到此這篇關(guān)于C++詳細(xì)講解IO流原理的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ IO流內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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