c++中的基本IO類型詳解

Posted on by

引言

c++不直接處理輸入和輸出，而是通過標準庫中的類型處理IO。IO的設備可以是文件、控制臺、string。c++主要定義瞭三種IO類型,分別被包含在iostream、fstream、sstream頭文件中。

為瞭支持使用寬字符的語言，標準庫定義瞭一組類型和對象操縱wchar_t類型的數據。

以下是這三種IO庫類型以及頭文件：

  • iostream頭文件

istream（寬字符版本wistream），從流讀取數據。
ostream （寬字符版本wostream），向流寫入數據。
iostream（寬字符版本wiostream），讀寫流。

  • fstream頭文件

ifstream（寬字符版本wifstream），從文件讀取數據。
ofstream （寬字符版本wofstream），向文件寫入數據。
fstream（寬字符版本wfstream），讀寫文件。

  • sstream頭文件

istringstream（寬字符版本wistringstream），從string讀取數據。
ostringstream （寬字符版本wostringstream），向string寫入數據。
stringstream（寬字符版本wstringstream），讀寫string。

設備類型和字符大小不會影響我們要執行的IO操作。得益於繼承機制，以上類型都可以使用>>、<<運算符以及getline()函數。

IO類型的通用特性

IO對象不能拷貝或賦值

istream is1,is2;
is1 = is2; //錯誤，流對象不能賦值
istream is3(is1); //錯誤，流對象不能拷貝

由於無法拷貝IO對象，因此不能將形參或返回類型設置為流類型。通常使用引用方式傳遞和返回流。但傳遞和返回的引用不能是const的，因為讀寫IO對象會改變IO對象的狀態，也就是改變瞭IO對象。

IO對象的狀態信息

IO類定義瞭一些函數和標志位，幫助我們檢查和操縱流的狀態：

  • strm::iostate是一種類型，這種類型就像一串二進制位串，每個二進制位串指出瞭流的狀態。(strm為引言中的任意一種IO類型)。
  • eof()函數用於在IO對象上調用，如cin.eof()。如果流檢測到eof（文件結束標志），該函數返回true。
  • fail()函數使用同上。如果流處於崩潰或IO操作失敗的狀態，返回true。
  • bad()函數使用同上。如果流處於崩潰狀態，返回true。
  • good()函數使用同上。如果流處於有效狀態，返回true。clear()函數使用同上。將IO對象中的所有條件狀態為復位，流的狀態變為有效狀態，返回void。
  • setstate(flags)，將IO對象的狀態為按flags（類型為strm::iostate）指示的那樣置位。
  • rdstate()函數用於在IO對象上調用,讀取IO對象的狀態位，返回類型為strm::iostate。

一旦流發生錯誤，這個流上的後續IO操作都會失敗，因此最好在使用流之前檢查它是否處於良好狀態。如

// 如果輸入成功，流保持有效狀態，條件為真
while(cin >> word){
    //讀操作成功，其他操作。
}

輸出緩沖

所有輸出流都管理一個緩沖區，用來保存程序讀寫的數據。

cout << "Hello World!";

串”Hello World!”可能被立即打印出來，也可能被操作系統保存在緩沖區，隨後打印。

以下原因可以刷新緩沖（即真正將數據輸出到目標設備或文件中）：

  • 程序正常結束，自動刷新。
  • 緩沖區滿時，自動刷新。
  • 可以使用操作符endl、flush、ends手動刷新緩沖區（隻作用一次輸出）。
cout << "1" << endl; //字符串後添加換行，然後刷新緩沖區
    cout << "2" << flush; //僅刷新緩沖區
    cout << "3" << ends;  //字符串後添加一個空字符，然後刷新緩沖區。

通過操作符unitbuf設置自動刷新。不同於endl、flush、ends隻作用於一次輸出，設置瞭unitbuf後的輸出流每輸出一次都會自動刷新緩沖區。

cout << unitbuf;//下面的語句每執行一次輸出，就刷新一次緩沖區。
    cout << "1"; //輸出"1"，自動刷新緩沖區
    cout << "2"; //輸出"2"，自動刷新緩沖區
    cout << "3"; //輸出"3"，自動刷新緩沖區
    cout << "4"; //輸出"4"，自動刷新緩沖區
    ...
    cout << "nounitbuf"; //回到流默認的緩沖方式

關聯流。讀寫被關聯的流時，關聯到的流的緩沖區會被刷新（tie()函數括號裡面的是關聯到的流，調用tie()的流是被關聯的流）。cout 和 cin默認關聯在一起，使用cin讀取數據時，cout的緩沖區被刷新。

 cout << "Fuck you!"; //沒有指定操作符，cout默認不刷新，該語句執行完後"Fuck you!"可能立即被輸出到屏幕，也可能稍後被輸出。
    int i;
    cin >> i; //cout的緩沖區被刷新，此時"Fuck you!"一定已經真正輸出（可能在之前就已經真正輸出，此時刷新緩沖區等於什麼都沒做）。

使用tie()函數關聯流和解除關聯：

 cin.tie(&cout); //有參數的tie(),參數為指向流的指針，且指針不為空，此時建立關聯。
    cin.tie(nullptr); //有參數的tie(),且指針為空，此時解除cin和其他流的關聯。
    cin.tie(); //無參tie()，返回指向cin當前關聯到的流的指針。

Note:

若程序崩潰即異常終止，輸出緩沖區不會被刷新，換言之，緩沖區中的數據可能並沒有真正被輸出到文件或設備。

文件IO

創建文件流

前面所過，所有IO類型都可以使用>>、 <<與getline()，除此之外，文件IO還有一些特有的操作。

創建文件流：

 fstream fstrm1; //創建未綁定文件的文件流
    fstream fstrm2(s1); //創建綁定到指定文件s1的文件流(自動調用open())。s1是string或指向c風格字符串的指針。
    //fstream fstrm3(s2, mode); 與第二條語句類似，但指定打開文件的模式。

Note:

當一個fstream的作用域內的代碼執行完畢，fstream關聯的文件被自動關閉，即fstream對象被銷毀時，close()會自動調用。

open和close

使用open打開文件，close關閉文件。對一個已經打開的文件調用open會失敗，並且failbit被置位。

string file1 = "qq.dat";
    ifstream ifs;
    ifs.open(file1);
    //讀取操作
    ifs.close();

文件模式mode

常用的文件模式mode如下：

  • in 隻讀方式打開文件
  • out 以寫方式打開文件
  • app 每次寫操作在文件末尾進行
  • ate 打開文件後立即定位到文件末尾
  • trunc 截斷文件，即輸出會覆蓋文件中的原有數據。
  • binary 以二進制方式打開文件

同時指定多個模式時使用|分隔:

    ofstream ofs("file1", ofstream::out | ofstream::app);

Note：

out模式隱含trunc即覆蓋原文件，若要在原文件末尾添加數據，則需要顯式指明app模式。

若沒有指定任何模式，則使用默認模式。

string IO

stringstream獨有的操作如下：

 sstream strm;   //sstream為sstream頭文件中定義的類型，具體可以是istringstream等。
    sstream strm(s); //建立一個sstream對象，保存字符串s的一個拷貝。
    strm.str(); //返回strm保存的string的拷貝。
    strm.str(s); //將string s拷貝到strm。

聲明：
c++ Basic是對《C++ Primer 第五版》的個人總結與疑難解釋，主要用於個人日後復習。
如果想要深入瞭解更多，請支持正版。

到此這篇關於c++中的基本IO的文章就介紹到這瞭,更多相關c++ io流內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

推薦閱讀：