1、I/O流的概念和流类库的结构
程序的输入指的是从输入文件将数据传送给程序，程序的输出指的是从程序将数据传送给输出文件。
C++输入输出包含以下三个方面的内容：
- 对系统指定的标准设备的输入和输出。即从键盘输入数据，输出到显示器屏幕。这种输入输出称为标准的输入输出，简称标准I/O。
- 以外存磁盘文件为对象进行输入和输出，即从磁盘文件输入数据，数据输出到磁盘文件。以外存文件为对象的输入输出称为文件的输入输出，简称文件I/O。
- 对内存中指定的空间进行输入和输出。通常指定一个字符数组作为存储空间(实际上可以利用该空间存储任何信息)。这种输入和输出称为字符串输入输出，简称串I/O。
C++的I/O对C的发展–类型安全和可扩展性
在C语言中，用printf和scanf进行输入输出，往往不能保证所输入输出的数据是可靠的安全的。在C++的输入输出中，编译系统对数据类型进行严格的检查，凡是类型不正确的数据都不可能通过编译。因此C++的I/O操作是类型安全(type safe)的。 C++的I/O操作是可扩展的，不仅可以用来输入输出标准类型的数据，也可以用于用户自定义类型的数据。
C++通过I/O类库来实现丰富的I/O功能。这样使C++的输人输出明显地优于C 语言中的printf和scanf，但是也为之付出了代价，C++的I/O系统变得比较复杂，要掌握许多细节。
C++编译系统提供了用于输入输出的iostream类库。iostream这个单词是由3个部 分组成的，即i-o-stream，意为输入输出流。在iostream类库中包含许多用于输入输出的 类。常用的见表
ios是抽象基类，由它派生出istream类和ostream类，两个类名中第1个字母i和o分别代表输入(input)和输出(output)。 istream类支持输入操作，ostream类支持输出操作， iostream类支持输入输出操作。iostream类是从istream类和ostream类通过多重继承而派生的类。其继承层次见上图表示。
C++对文件的输入输出需要用ifstrcam和ofstream类，两个类名中第1个字母i和o分别代表输入和输出，第2个字母f代表文件 (file)。ifstream支持对文件的输入操作， ofstream支持对文件的输出操作。类ifstream继承了类istream，类ofstream继承了类ostream，类fstream继承了 类iostream。见图
与iostream类库有关的头文件
iostream类库中不同的类的声明被放在不同的头文件中，用户在自己的程序中用#include命令包含了有关的头文件就相当于在本程序中声明了所需 要用到的类。可以换 —种说法：头文件是程序与类库的接口，iostream类库的接口分别由不同的头文件来实现。常用的有
• iostream 包含了对输入输出流进行操作所需的基本信息。
• fstream 用于用户管理的文件的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机制时，例如想将C程序转变为C++程序。
• iomanip 在使用格式化I/O时应包含此头文件。
在iostream头文件中定义的流对象
在 iostream 头文件中定义的类有 ios，istream，ostream，iostream，istream _withassign， ostream_withassign，iostream_withassign 等。
在iostream头文件中不仅定义了有关的类，还定义了4种流对象，
对象 | 含义 | 对应设备 | 对应的类 | c语言中相应的标准文件
cin 标准输入流 键盘 istream_withassign stdin
cout 标准输出流 屏幕 ostream_withassign stdout
cerr 标准错误流 屏幕 ostream_withassign stderr
clog 标准错误流 屏幕 ostream_withassign stderr
在iostream头文件中定义以上4个流对象用以下的形式（以cout为例）：
ostream cout ( stdout);
在定义cout为ostream流类对象时，把标准输出设备stdout作为参数，这样它就与标准输出设备(显示器)联系起来，如果有
cout <<3;
就会在显示器的屏幕上输出3。
在iostream头文件中重载运算符
“<<”和“>>”本来在C++中是被定义为左位移运算符和右位移运算符的，由于在iostream头文件中对它们进行了重载， 使它们能用作标准类型数据的输入和输出运算符。所以，在用它们的程序中必须用#include命令把iostream包含到程序中。
#include
- 1)>>a表示将数据放入a对象中。
- 2)<<a表示将a对象中存储的数据拿出。
2、标准I/O流
标准I/O对象:cin，cout，cerr，clog
cout流对象
cont是console output的缩写，意为在控制台（终端显示器）的输出。强调几点。
-
1 cout不是C++预定义的关键字，它是ostream流类的对象，在iostream中定义。 顾名思义，流是流动的数据，cout流是流向显示器的数据。cout流中的数据是用流插入运算符“<<”顺序加入的。如果有
cout<<"I "<<"study C++ "<<"very hard. << “wang bao ming ";
按顺序将字符串"I ", "study C++ ", "very hard.“插人到cout流中，cout就将它们送到显示器，在显示器上输出字符串"I study C++ very hard.”。cout流是容纳数据的载体，它并不是一个运算符。人们关心的是cout流中的内容，也就是向显示器输出什么。 -
2用“ccmt<<”输出基本类型的数据时，可以不必考虑数据是什么类型，系统会判断数据的类型，并根据其类型选择调用与之匹配的运算符重 载函数。这个过程都是自动的，用户不必干预。如果在C语言中用prinf函数输出不同类型的数据，必须分别指定相应的输出格式符，十分麻烦，而且容易出 错。C++的I/O机制对用户来说，显然是方便而安全的。
-
3cout流在内存中对应开辟了一个缓冲区，用来存放流中的数据，当向cout流插 人一个endl时，不论缓冲区是否已满，都立即输出流中所有数据，然后插入一个换行符， 并刷新流（清空缓冲区）。注意如果插人一个换行符”\n“（如cout<<a<<"\n"），则只输出和换行，而不刷新cout 流(但并不是所有编译系统都体现出这一区别）。
-
4 在iostream中只对"<<“和”>>“运算符用于标准类型数据的输入输出进行了重载，但未对用户声明的类型数据的输入输出 进行重载。如果用户声明了新的类型，并希望用”<<“和”>>"运算符对其进行输入输出，按照重运算符重载来做。
cerr流对象
cerr流对象是标准错误流，cerr流已被指定为与显示器关联。 cerr的 作用是向标准错误设备(standard error device)输出有关出错信息。cerr与标准输出流cout的作用和用法差不多。但有一点不同：cout流通常是传送到显示器输出，但也可以被重定向 输出到磁盘文件，而cerr流中的信息只能在显示器输出。当调试程序时，往往不希望程序运行时的出错信息被送到其他文件，而要求在显示器上及时输出，这时 应该用cerr。cerr流中的信息是用户根据需要指定的。
clog流对象
clog流对象也是标准错误流，它是console log的缩写。它的作用和cerr相同，都是在终端显示器上显示出错信息。
区别：cerr是不经过缓冲区，直接向显示器上输出有关信息，而clog中的信息存放在缓冲区中，缓冲区满后或遇endl时向显示器输出。
缓冲区的概念:
2.1标准输入流
标准输入流对象cin，重点掌握的函数
cin.get() //一次只能读取一个字符
cin.get(一个参数) //读一个字符
cin.get(三个参数) //可以读字符串
cin.getline()
cin.ignore()
cin.peek()
cin.putback()
#include <iostream>
using namespace std;
#include "string"
/*
标准输入流对象cin
cin.get() //一次只能读取一个字符
cin.get(一个参数) //读一个字符
cin.get(三个参数) //可以读字符串
cin.getline()
cin.ignore()
cin.peek()
cin.putback()
*/
void main71()
{
char mybuf[1024];
int myInt;
long myLong;
cin >> myInt;
cin >> myLong;
cin >> mybuf; // 遇见空格停止接受 数据
cout << "myInt:" << myInt << "myLong" << myLong << "mybuf:" << mybuf << endl;
system("pause");
}
//get()
void main72()
{
char ch;
while ( (ch=cin.get() )!= EOF )
{
cout << ch << endl;
}
system("pause");
}
void main73()
{
char a, b, c;
cout << "cin.get(a) 如果缓冲区没有数据,则程序阻塞 \n";
cin.get(a);
cin.get(b);
cin.get(c);
cout << a << b << c << "因为缓冲区有数据,程序不会阻塞\n";
cin.get(a).get(b).get(c);
cout << a << b << c;
system("pause");
}
//getline函数可以接受 空格
void main74()
{
char buf1[256];
char buf2[256];
cout << "请输入一个字符串 含有多个空格 aa bb cc dd\n";
cin >> buf1;
cin.getline(buf2, 256);
cout << "buf1:" << buf1 << "buf2:" << buf2 << endl;
system("pause");
}
void main75()
{
char buf1[256];
char buf2[256];
cout << "请输入一个字符串 含有多个空格aa bbccdd\n";
cin >> buf1;
cin.ignore(20);
int myint = cin.peek();
cout << "myint:" << myint << endl;
cin.getline(buf2, 256);
cout << "buf1:" << buf1 << "\nbuf2:" << buf2 << endl;
system("pause");
}
//案例:输入的整数和字符串分开处理
int main76()
{
cout << "Please, enter a number or a word: ";
char c = std::cin.get();
if ( (c >= '0') && (c <= '9') ) //输入的整数和字符串 分开处理
{
int n; //整数不可能 中间有空格 使用cin >>n
cin.putback (c);
cin >> n;
cout << "You entered a number: " << n << '\n';
}
else
{
string str;
cin.putback (c);
//cin.getline(str);
getline (cin, str); // //字符串 中间可能有空格 使用 cin.getline();
cout << "You entered a word: " << str << '\n';
}
system("pause");
return 0;
}
2.2标准输出流
#include <iostream>
using namespace std;
#include <iomanip>
/*
标准输出流对象cout
cout.flush()
cout.put()
cout.write()
cout.width()
cout.fill()
cout.setf(标记)
*/
/*
manipulator(操作符、控制符)
flush
endl
oct
dec
hex
setbase
setw
setfill
setprecision
…
*/
void main81()
{
cout << "hello" << endl;
cout.put('h').put('e').put('l');
char *p = "hello itcast";
cout.write(p, strlen(p)) << endl;
cout.write(p, strlen(p) - 4) << endl;
cout.write(p, strlen(p) + 4) << endl;
system("pause");
return ;
}
void main82()
{
//使用类成员函数
cout << "<start>";
cout.width(30);
cout.fill('*');
cout.setf(ios::showbase); //#include <iomanip>
//cout.setf(ios::internal); //设置
cout << hex << 123 << "<End>\n";
cout << endl << endl;
//
//使用控制符
cout << "<Start>"
<< setw(30)
<< setfill('*')
<< setiosflags(ios::showbase) //基数
<< setiosflags(ios::internal)
<< hex
<< 123
<< "<End>\n"
<< endl;
system("pause");
}
int main83()
{
int a;
cout<<"input a:";
cin>>a;
cout<<"dec:"<<dec<<a<<endl; //以十进制形式输出整数
cout<<"hex:"<<hex<<a<<endl; //以十六进制形式输出整数a
cout<<"oct:"<<setbase(8)<<a<<endl; //以八进制形式输出整数a
char *pt="China"; //pt指向字符串"China"
cout<<setw(10)<<pt<<endl; //指定域宽为,输出字符串
cout<<setfill('*')<<setw(10)<<pt<<endl; //指定域宽,输出字符串,空白处以'*'填充
double pi=22.0/7.0; //计算pi值
//按指数形式输出,8位小数
cout<<setiosflags(ios::scientific)<<setprecision(8);
cout<<"pi="<<pi<<endl; //输出pi值
cout<<"pi="<<setprecision(4)<<pi<<endl; //改为位小数
cout<<"pi="<<setiosflags(ios::fixed)<<pi<<endl; //改为小数形式输出
system("pause");
return 0;
}
int main( )
{
double a=123.456,b=3.14159,c=-3214.67;
cout<<setiosflags(ios::fixed)<<setiosflags(ios::right)<<setprecision(2);
cout<<setw(10)<<a<<endl;
cout<<setw(10)<<b<<endl;
cout<<setw(10)<<c<<endl;
system("pause");
return 0;
}
3、文件I/O
- 文件输入流 ifstream
- 文件输出流 ofstream
- 文件输入输出流 fstream
- 文件的打开方式
- 文件流的状态
- 文件流的定位：文件指针（输入指针、输出指针）
- 文本文件和二进制文件
3.1文件流类和文件流对象
输入输出是以系统指定的标准设备（输入设备为键盘，输出设备为显示器）为对象的。在实际应用中，常以磁盘文件作为对象。即从磁盘文件读取数据，将数据输出到磁盘文件。
和文件有关系的输入输出类主要在fstream.h这个头文件中被定义，在这个头文件中主要被定义了三个类，由这三个类控制对文件的各种输入输出操 作，他们分别是ifstream、ofstream、fstream，其中fstream类是由iostream类派生而来，他们之间的继承关系见下图所示
由于文件设备并不像显示器屏幕与键盘那样是标准默认设备，所以它在fstream.h头文件中是没有像cout那样预先定义的全局对象，所以我们必须自己定义一个该类的对象。
ifstream类，它是从istream类派生的，用来支持从磁盘文件的输入。
ofstream类，它是从ostream类派生的，用来支持向磁盘文件的输出。
fstream类，它是从iostream类派生的，用来支持对磁盘文件的输入输出。
3.2C++文件的打开与关闭
打开文件
所谓打开(open)文件是一种形象的说法，如同打开房门就可以进入房间活动一样。 打开文件是指在文件读写之前做必要的准备工作，包括：
- 1）为文件流对象和指定的磁盘文件建立关联，以便使文件流流向指定的磁盘文件。
-2）指定文件的工作方式，如，该文件是作为输入文件还是输出文件，是ASCII文件还是二进制文件等。
以上工作可以通过两种不同的方法实现。
- 1调用文件流的成员函数open。如
ofstream outfile; //定义ofstream类(输出文件流类)对象outfile
outfile.open("f1.dat",ios::out); //使文件流与f1.dat文件建立关联
第2行是调用输出文件流的成员函数open打开磁盘文件f1.dat，并指定它为输出文件， 文件流对象outfile将向磁盘文件f1.dat输出数据。ios::out是I/O模式的一种，表示以输出方式打开一个文件。或者简单地说，此时f1.dat是一个输出文件，接收从内存输出的数据。
调用成员函数open的一般形式为：
文件流对象.open(磁盘文件名, 输入输出方式);
磁盘文件名可以包括路径，如"c:\new\f1.dat"，如缺省路径，则默认为当前目录下的文件。
- 2在定义文件流对象时指定参数
在声明文件流类时定义了带参数的构造函数，其中包含了打开磁盘文件的功能。因此，可以在定义文件流对象时指定参数，调用文件流类的构造函数来实现打开文件的功能。如
ostream outfile(“f1.dat”,ios::out); 一般多用此形式，比较方便。作用与open函数相同。
输入输出方式是在ios类中定义的，它们是枚举常量，有多种选择，见表13.6。
几点说明：
-
新版本的I/O类库中不提供ios::nocreate和ios::noreplace。
-
每一个打开的文件都有一个文件指针，该指针的初始位置由I/O方式指定，每次读写都从文件指针的当前位置开始。每读入一个字节，指针就后移一个字节。当文 件指针移到最后，就会遇到文件结束EOF（文件结束符也占一个字节，其值为-1)，此时流对象的成员函数eof的值为非0值(一般设为1)，表示文件结束 了。
-
可以用“位或”运算符“|”对输入输出方式进行组合，如表13.6中最后3行所示那样。还可以举出下面一些例子：
ios::in | ios:: noreplace //打开一个输入文件，若文件不存在则返回打开失败的信息
ios::app | ios::nocreate //打开一个输出文件，在文件尾接着写数据，若文件不存在，则返回打开失败 的信息
ios::out | ios::noreplace //打开一个新文件作为输出文件，如果文件已存在则返回打开失败的信息
ios::in | ios::out I ios::binary //打开一个二进制文件，可读可写
但不能组合互相排斥的方式，如 ios::nocreate l ios::noreplace。
- 如果打开操作失败，open函数的返回值为0(假)，如果是用调用构造函数的方式打开文件的，则流对象的值为0。可以据此测试打开是否成功。如
if(outfile.open("f1.bat", ios::app) ==0)
cout <<"open error";
//或者
if( !outfile.open("f1.bat", ios::app) )
cout <<"open error";
关闭文件
在对已打开的磁盘文件的读写操作完成后，应关闭该文件。关闭文件用成员函数close。如
outfile.close( ); //将输出文件流所关联的磁盘文件关闭
**所谓关闭，实际上是解除该磁盘文件与文件流的关联，原来设置的工作方式也失效，这样，就不能再通过文件流对该文件进行输入或输出。此时可以将文件流与其他磁盘文件建立关联，通过文件流对新的文件进行输入或输出。**如
outfile.open("f2.dat",ios::app|ios::nocreate);
此时文件流outfile与f2.dat建立关联，并指定了f2.dat的工作方式。
3.3C++对ASCII文件的读写操作
如果文件的每一个字节中均以ASCII代码形式存放数据,即一个字节存放一个字符,这个文件就是ASCII文件(或称字符文件)。程序可以从ASCII文件中读入若干个字符,也可以向它输出一些字符。
- 1用流插入运算符“<<”和流提取运算符“>>”输入输出标准类型的数据。“<<”和“ >>”都巳在iostream中被重载为能用于ostream和istream类对象的标准类型的输入输出。由于ifstream和 ofstream分别是ostream和istream类的派生类；因此它们从ostream和istream类继承了公用的重载函数，所以在对磁盘文件的操作中，可以通过文件流对象和流插入运算符“<<”及 流提取运算符“>>”实现对磁盘 文件的读写，如同用cin、cout和<<、>>对标准设备进行读写一样。
- 2用文件流的put、get、geiline等成员函数进行字符的输入输出，：用C++流成员函数put输出单个字符、C++ get()函数读入一个字符和C++ getline()函数读入一行字符。
#include <iostream>
using namespace std;
#include "fstream"
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
void main91()
{
char* fname = "d:/2a.txt";
//ofstream fout(fname, ios::app); //建一个 输出流对象 和文件关联;
//if (!fout)
//{
// cout << "打开文件失败" << endl;
// return ;
//}
//fout << "hello....111" << endl;
//fout << "hello....222" << endl;
//fout << "hello....333" << endl;
//fout.close();
//读文件
ifstream fin(fname); //建立一个输入流对象 和文件关联
char ch;
while (fin.get(ch))
{
cout <<ch ;
}
fin.close();
cout<<"hello..."<<endl;
system("pause");
return ;
}
class Teacher
{
public:
Teacher()
{
age = 33;
strcpy_s(name, "");
}
Teacher(int _age, char *_name)
{
age = _age;
strcpy_s(name, _name);
}
void printT()
{
cout << "age:" << age << "name:" << name <<endl;
}
protected:
private:
int age;
char name[32];
};
void main()
{
char* fname = "d:/11a.dat";
ofstream fout(fname, ios::binary); //建一个 输出流对象 和文件关联;
if (!fout)
{
cout << "打开文件失败" << endl;
return ;
}
Teacher t1(31, "t31");
Teacher t2(32, "t32");
fout.write((char *)&t1, sizeof(Teacher));
fout.write((char *)&t2, sizeof(Teacher));
fout.close();
//
ifstream fin(fname); //建立一个输入流对象 和文件关联
Teacher tmp;
fin.read( (char*)&tmp,sizeof(Teacher) );
tmp.printT();
fin.read( (char*)&tmp,sizeof(Teacher) );
tmp.printT();
fin.close();
system("pause");
}
转载：https://blog.csdn.net/weixin_44470443/article/details/102574262