一、标准输入输出流

流的概念：若干个字节组成的一个字节序列，代表信息从源到目的的流动

头文件 iostream

从标准输入读取流 cin >> //把空格、换行作为分隔符（不读空格）

从标准输出写入流 cout <<

1.1提取符>>（赋值给）与插入符<<（输出到）

首先，我们的这个分标题是插入符 << ， 这样一看大家是不是都懵了:cin>>a,为什么不是 >> 这个符号是插入符呢？这个不应该是写是插入吗？

请听我娓娓道来：我们将cin理解成写 是从用户的角度理解 因为我们一写 cin 我们就会从黑框中写入东西 所以我们觉得 >> 这个是写 但是cin >> a 的本质是:（注：cin在这里先当作ifstream ）我们先从黑框中写入,黑框的数据拷贝给了ifsream流文件:a.txt 接着我们把 a.txt 的文件内容 >> a 流向了变量a 对于内存a来说 是写 但是对于文件a.txt 是读（图片里面的instream写错了，应该是ifstream）

理解cin >> a

粗暴点讲：我们的cin就是调用键盘然后写入，但是我们的操作符 >> 这个可是提取，提取我们键盘输入的信息

cin >> a :1.调用键盘 2.赋值

理解ifstream（读） >> a

把ifstream>>a理解成一个过程 而且这个过程正是cin>>a的第二个过程，我们探讨的数据的流向和键盘与显示器无关，而是探讨数据内存之间的流向

总的来说：

• 运算符<<常用 做输入输出流的插入符，表明“输出到”,例如 cout<<“Hello”，是把字符串“Hello”输出到屏 幕上
• 运算符>>常用做提取符，表明“赋值给”,例如：cin>>i，是把键盘输入的信息赋值给i
• 

例子

//应用 
class Stu{
	string name;
	int score;
public:
	Stu(string n="",int s=0){name=n,score=s;}  //构造
	//小羊谨记：写这俩个运算符重载的时候 一定得在返回值和俩个参数都加上引用！
	friend istream& operator>>(istream& in,Stu& s); 
	//声名友元函数  要加关键字friend   friend使得外部函数可以访问
	friend ostream& operator<<(ostream& out,Stu& s);
};

istream& operator>>(istream& in,Stu& s)
{  
	in >> s.name >> s.score;
	return in;
}

ostream& operator<<(ostream& out,Stu& s)
{  
	out << s.name << " " << s.score;
	return out;
}

void test3(){
	Stu s;
	cin>>s;    //但是cin不理解怎么读取Stu型，所以要对cin>>进行重载（详情见上面）
	cout<<s;	
}

1.2get系列函数

1. get() 函数：

   istream& get (char& c);
   

   • get 是 istream 类的成员函数，用于从输入流中获取单个字符。
   • get 只获取一个字符，并且不包括换行符（‘\n’）在内，它不会将换行符留在输入流中。
   • get 函数通常用于从流中获取字符，而不是整行文本。
   • 语法示例：cin.get(character);

2. getline() 函数：

   • getline 也是 istream 类的成员函数，用于从输入流中获取一整行文本。
   • getline 获取整行文本，包括换行符，然后将整行文本存储在字符串中。
   • getline 可以指定一个定界符（默认为换行符’\n’），以指示何时停止读取。
   • 语法示例：cin.getline(str, size);

联系和建议使用情况：

• 如果你只需要获取单个字符或者有特定需求，那么使用 get 是更合适的选择。
• 如果你需要获取整行文本，通常用于读取用户输入或从文本文件中读取一行数据，那么使用 getline 更为方便，因为它会一次性获取整行，包括换行符，不需要担心换行符的处理。

get与getline函数细小但又重要的区别

当遇到输人流中的界定符(delim, 即结束字符)时，get()停止执行，但是并不从输入流中提取界定符，直接在字符串缓冲区尾部加结束标志“\0”,从而把界定符放在缓冲区;函数 getline()则相反，它将从输入流中提取界定符，但不会把它存储到结果缓冲区中。

我们先验证get函数最后是\0：

void test()
{
    unsigned char buf1[5];
    cout << "请输入abcde" << endl;
    cin.get((char*)buf1, 5); 
    cout << "get() read: " << buf1 << endl;  
}

因为存放的是一个字符串，因此在9个字符之后要加入一个字符串结束标志，实际上存放到数组中的是10个字符

关于定界符缓冲区的问题，我们发现：get写在getline上面，那么回车会被getline接收，导致getline无法进行

但是如果getline写在get上面，会发现回车这个定界符被getline接收了，而不会影响到get

getline在上面：

void test()
{
    unsigned char buf1[10];
    unsigned char buf2[10];

    cin.getline((char*)buf2, 10); 
    cout << "getline() read: " << buf2 << endl;
    
    cin.get((char*)buf1, 10); 
    cout << "get() read: " << buf1 << endl; 
}

get在上面：

void test()
{
    unsigned char buf1[10];
    unsigned char buf2[10];
    
    cin.get((char*)buf1, 10); 
    cout << "get() read: " << buf1 << endl; 

    cin.getline((char*)buf2, 10); 
    cout << "getline() read: " << buf2 << endl;
}

1.3获取状态信息函数（处理流错误）

获取状态信息的函数如下：

int rdstate(): 无参数，返回值即是状态信息特征值。

• 0：正确状态 good()
• 1：系统错误 bad()
• 2：非法数据读入 fail()
• 4:到达文件结束，流已经读完 eof()

为什么没有3咧，是因为：在状态函数中，二进制里面只可以有一个1，所以就导致了数字3的不存在

000-0

001-1

010-2

100-4

使用下面函数来检测相应输入输出状态：

• bool good(): 若返回值 true, 一切正常，没有错误发生。
• bool bad(): 发生了(或许是物理上的)致命性错误，流将不能继续使用。
• bool fail(): 若返回值 true,表明I/O 操作失败，主要原因是非法数据(例如读取数字时遇到字母)。但流可以继续使用。
• bool eof(): 若返回值 true, 表明已到达流的末尾。

要想重置以上成员函数所检查的状态标志，你可以使用成员函数clear()，没有参数。

课本上的例子，例4.4用的是cin.rdstate(),为了避免cin.good()等操作是cin专属这个问题的争议，我这里先不用标准输出输出流，我用istream的另一个文件流来重新命名一个参数进行操作（通过替换txt中文件的值，来达到不同的效果）

例子：检测输入输出状态

void test4_4()
{
	int a;
	ifstream file("D:\\vs code_code\\Teacher_DiXW\\a.txt");
	file >> a;
	cout<<"状态值为："<<file.rdstate()<<endl;
	if(file.good())
	{
		cout<<" 输入数据的类型正确，无错误!"<<endl;
	}
	
	if(file.fail())
	{
		cout<<" 输入数据类型错误，非致命错误，可清除输入缓冲区挽回!"<<endl;
	}
}

接着我们将txt文件从10替换成a，我们继续看看结果：

例子：确保一个整型数给变量a

void test4_5()
{
	char BUFF[60];
	int a;
	while(1)
	{
		cin>>a;
		if(cin.fail())
		{
			cout<<"输入有错!请重新输入"<<endl;
			cin.clear();	//清空状态表示位
			cin.get();
			//cin.getline(BUFF,60); //清空流缓冲区
		}
		else
		{
			cout<<a<<endl;
			break;
		}
		
	}
}

优化：将get换成getline，就不用有那么多报错信息了，只显示一次提示信息

cin.get() --> cin.getline(BUFF,60);

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二、文件输入输出流

2.1文件打开

#include <fstream> 
 		fstream    
ofstream         ifstream              

在fstream类中，成员函数open（）实现打开文件的操作，从而将数据流和文件进行关联，通过ofstream,ifstream,fstream对象进行对文件的读写操作

函数：open（）

void open (const char* filename, ios_base::openmode mode = ios_base::in);

参数： filename 操作文件名

​ openmode 打开文件的方式

打开文件的方式在ios类(所以流式I/O的基类)中定义，有如下几种方式：

ios::in	为输入(读)而打开文件
ios::out	为输出(写)而打开文件
ios::ate	初始位置：文件尾
ios::app	所有输出附加在文件末尾
ios::trunc	如果文件已存在则先清空该文件，若文件不存在则创建文件
ios::binary	二进制方式打开，不做字符转换（别用string 有大bug）

These flags can be combined with the bitwise OR operator (|)

这些方式是能够进行组合使用的，以“或”运算（“|”）的方式：例如

ofstream out;
out.open("Hello.txt", ios::in|ios::out|ios::binary)                 

特别强调以下内容：

很多程序中，可能会碰到ofstream out(“Hello.txt”), ifstream in(“…”),fstream file(“…”)这样的的使用，并没有显式的去调用open（）函数就进行文件的操作，直接调用了其默认的打开方式，因为在stream类的构造函数中调用了open()函数,并拥有同样的构造函数，所以在这里可以直接使用流对象进行文件的操作，默认方式如下：

ofstream out("...", ios::out);ifstream in("...", ios::in);fstream file("...", ios::in|ios::out);

当使用默认方式进行对文件的操作时，你可以使用成员函数is_open()对文件是否打开进行验证

2.2关闭文件

当文件读写操作完成之后，我们必须将文件关闭以使文件重新变为可访问的。成员函数close()，它负责将缓存中的数据排放出来并关闭文件。这个函数一旦被调用，原先的流对象就可以被用来打开其它的文件了，这个文件也就可以重新被其它的进程所访问了。为防止流对象被销毁时还联系着打开的文件，析构函数将会自动调用关闭函数close。

2.3文本文件的读写

类ofstream, ifstream 和fstream 是分别从ostream, istream 和iostream 中引申而来的。这就是为什么 fstream 的对象可以使用其父类的成员来访问数据。

一般来说，我们将使用这些类与同控制台(console)交互同样的成员函数(cin 和 cout)来进行输入输出。如下面的例题所示，我们使用重载的插入操作符<<（下面这段代码是写文件）：

#include<iostream>
#include<fstream>
using namespace std;
int main ()
{
    ofstream out("D:\\vs code_code\\Teacher_DiXW\\lzy.txt");
    if (out)
    {
        out << "This is a line.\n";
        out << "This is another line.\n";        
    } 
    out.close();
    return 0;
}

测试结果：

从文件中读入数据也可以用与 cin>> 的使用同样的方法（下面这段代码是读文件）：

#include<iostream>
#include<fstream>
using namespace std;
int main ()
{
    char buffer[256];
    ifstream in("D:\\vs code_code\\Teacher_DiXW\\lzy.txt");
    if (in)
    {
        while(!in.eof())//确保访问到文件末尾
        {
            in.getline(buffer,100);//in >> buffer ;
            cout << buffer << endl;//可以看出 想用ifstream读文件 还是得借助 cout
        }
    }                                   
    return 0;
}

别看小小一段代码，东西可多着呢：首先，我们文件内部的内容是俩行，这就表明如果我们不用eof判断的话，我们读完第一行就结束了；其次，如果我们不用getline，而是用 in >> buffer 那么我们遇到空格就夭折了；最后，我们想要真正的看到结果，还得需要利用cout，这是为了显示在显示器上，文件本身已经有内容了

上面的例子读入一个文本文件的内容，然后将它打印到屏幕上。注意我们使用了一个新的成员函数叫做 eof ，它是ifstream 从类 ios 中继承过来的，当到达文件末尾时返回true 。

例子：写文本文件，把学生信息保存到文件当中

#include<fstream>
#include<iostream>
using  namespace  std;
struct STUDENT
{
    char strName[20];
    int nGrade;
};
int main()
{
    ofstream out;
    out.open("D:\\vs code_code\Teacher_DiXW\lzy.txt");
    STUDENT st1={"张三",90};
    STUDENT st2={"李四",80};
    out << st1.strName << "\t" << st1.nGrade << endl;
    out << st2.strName << "\t" << st2.nGrade << endl;
    out.close();
    return 0;
}

例子：读文本文件并显示在屏幕上

#include<fstream>
#include<iostream>
using  namespace  std;
int main()
{
    char szBuf[80];
    ifstream in("D:\\vs code_code\\Teacher_DiXW\\lzy.txt");
    if(in)
    {
        while(in.getline(szBuf,80))
        {
            cout<<szBuf<<endl;
        }
    }
    in.close();
    return 0;
}

很明显，这个利用getline当作while循环，比上面的eof使用起来更加优秀，而且为什么getline这么写呢？

cin.getline(buff,size);这个的意思就是读取我们键盘给cin的值

那么in.getline(buff,size);这个意思正是将txt文件当中的内容利用getline流向buff

2.4二进制文件

在二进制文件中，使用<< 和>>，以及函数（如getline）来操作符输入和输出数据，没有什么实际意义，虽然它们是符合语法的。

文件流包括两个为顺序读写数据特殊设计的成员函数：write 和 read。第一个函数 (write) 是ostream 的一个成员函数，都是被ofstream所继承。而read 是istream 的一个成员函数，被ifstream 所继承。类 fstream 的对象同时拥有这两个函数。它们的原型是：

write ( char* buffer, streamsize size );

read ( char* buffer, streamsize size );

这里 buffer 是一块内存的地址，用来存储或读出数据。参数size 是一个整数值，表示要从缓存（buffer）中读出或写入的字符数。

例子：写二进制文件

void test_binary_write()
{
	struct Worker w[3]={"zhang",2500,20,"lisi",4500,22,"wang",2500,23};
	ofstream out("D:\\vs code_code\\Teacher_DiXW\\lzy.txt",ios::binary);//后缀表明是二进制文件
	for(int i=0;i<3;i++)
	{
		//out << w[i]; 这么写就成了标准输入输出流了
		out.write((char *) &w[i],sizeof(Worker));   //（要写的数据首地址，要写数据的大小）
	}
	out.close();	 
} 

out.write() 函数用于将指定的二进制数据写入到文件流中。第一个参数是指向要写入的数据的指针，该指针通常需要是 char* 类型，因为 write() 函数按字节处理数据，而 char 类型正好是一个字节。在这里，将 &w[i] 强制转换为 char* 类型，这样就可以将 Worker 类型的数据按字节写入到文件流中。把0X62fd60等变成一个字节的，才可以给write使用！！

例子：读二进制文件

void test_binary_read()
{
	//读文件
	ifstream in("D:\\vs code_code\\Teacher_DiXW\\lzy.txt",ios::binary);
	
	Worker temp;
	for(int i=0;i<3;i++)
	{
	 	in.read((char*)&temp,sizeof(Worker));
	 	cout << temp.name <<" "<<temp.wage <<" "<<temp.age <<endl;//放在显示器上
	} 
	in.close();
}

将in中的数据内存拷贝给temp，并且每拷贝一个输出一次，循环三次就可以得到我们之前写入文件的全部内容！

二进制文件和普通文件的区别

文本文件与二进制文件的区别_二进制文件和文本文件的区别-CSDN博客

可以看看这篇博客，讲的比较清楚

2.5寻找输入输出流缓冲（这样就可以不用给缓冲区流向数据了）

C++ 标准库封装了一个缓冲区类 streambuf, 以供输入输出流对象使用。每个标准 C++ 输入输出流对象都包含一个指向streambuf 的指针，用户可以通过调用rdbuf() 成员函数获得该指针，从而直接访问底层streambuf 对象；可以直接对底层缓冲区进行数据读写，从而跳过上层的格式化输入输出操作。但由于类似的功能均可由上层缓冲区类实现，因 此就不再加以论述了。streambuf 最精彩的部分在于它重载了 operator<< 及 operator>>。这个缓存（buffer）实际是一块内存空间，作为流(stream)和物理文件的媒介。例如，对于一个输出流， 每次成员函数put(写一个单个字符)被调用，这个字符不是直接被写入该输出流所对应的物理文件中的，而是首先被插入到该流的缓存（buffer）中。

对 operator<<来说，它以 streambuf 指针为参数，实现把 streambuf对象中的所有字符输 出到输出流中；对 operator>>来说，可把输入流对象中的所有字符输入到 streambuf 对象中。

换句话说，我们可以不需要定义变量从而将内容流向对象再进行输出，我们可以直接输出文件内容

void test_read()
{
    ifstream in("D:\\vs code_code\\Teacher_DiXW\\lzy.txt");
    if(in)
    {
        cout << in.rdbuf() < <endl;
    }
    in.close();
}

2.6定位输入输出流

俩个定位函数：

istream&seekg(long relativepos,ios::seek_dir dir)

针对输入流。第一个参数是要移动的字符数目，可正可负；第二个参数是移动方向，是 ios::begin、ios::cur、ios::end 中的一个值。含义是：字符指针相对于移动方向向前或向后 移动了多少个字符。（如果用beg和end的话，第一个参数一般给0就好了）

ostream&seekp(long relativepos,ios::seek_dir dir)

针对输出流。含义同上

流的三个位置标识符：

ios::beg	流开始位置
ios::cur	流指针当前位置
ios::end	流结束位置

例子：先写文件再读文件（用rdbuf读）

#include<fstream>
#include<iostream>
using  namespace  std;
int main()
{
    string a("hello");
    fstream in_out;
    in_out.open("D:\\vs code_code\\Teacher_DiXW\\lzy.txt",ios::in | ios::out | ios::trunc);//trunc保证了没有该文件，则自动创建该文件
    in_out << a;
    //in_out.write("Hello",5);

    in_out.seekg(0,ios::beg);  //读指针移到文件头
    cout<<in_out.rdbuf();
    in_out.close();
    return 0;
}

代码分析：

1. 正常来说，我们读文件即使用rdbuf读，也得起码用ifstream创建对象，但是如果我们掌握了更改文件指针的定位方法，我们甚至可以写完直接用seekg修改位置输出
2. 采用了 fstream 输入输出流类，既可读又可写
3. 注意open 打开标志 ios::in | ios!:out | ios::trunc, 特别是ios::trunc, 它保证了若没有该文件，则自动创建该文件。
4. 文件打开或创建成功后，文件指针均指向文件头，当写完字符串“Hello” 后，文件指针已经偏移了，若想完全显示全部文件内容，必须把指针移到文件头。文中用到了 seekg 函 数，其实用 seekp 函数也是等效的，这是因为fstream 是输入输出流。若是单独的输入流，则 只能用seekg 函数；若是单独的输出流，则只能用 seekp 函数。
5. 所以在这个代码中一定不可以在写完后就关闭文件，那么就无法修改文件指针了
6. 同时我们也认识到为什么读文件可以读到全部内容，正是因为文件打开或创建成功后，指向文件头，这个知识点是我之前不懂的

我们还可以将seekg用cur重新写：

in_out.seekg(-5,ios::cur);  //读指针移到文件头

效果出来是如出一辙的~

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三、字符串输入输出流

字符串输入输出流类直接对内存而不是对文件和标准输出进行操作，它使用与 cin 及 cout 相同的读取和格式化函数来操纵内存中的数据，所有字符串流类的声明都包含在标准头文件 中

• istringstream: 字符串输入流，提供读 string 功能。
• ostringstream: 字符串输出流，提供写 string 功能。
• stringstream: 字符串输入输出流，提供读写 string 功能。

利用字符串输入输出流，可以方便地把多种基本数据类型组合成字符串，也可以反解字符串给各种变量赋值。

3.1 例子：反解字符串给各变量赋值

void test()
{
    int n;
    float f;
    string str;

    string strText="13.14 hello";

    istringstream s(strText);

    s >> n;//n是int类型
    s >> f;//f是float类型
    s >> str;//str是字符串类型
    cout << "n=" << n << endl;
    cout << "f=" << f << endl;
    cout << "str=" << str << endl;
}

代码分析：

通过字符串输入流 istringstream 读取字符串“13.14 hello”给了s，接着依次赋给整型、浮点型、字符串变量

3.2例子：合并不同类型的数据到字符串

void test()
{
    cout<<"输入一个int一个float一个string:";
    int i;
    float f;
    string stuff;

    cin >> i;//输入整形

    cin >> f;//输入float形

    getline(cin,stuff);//输入字符串形

    ostringstream os;
    os << "integer=" << i << endl;
    os << "float=" << f << endl;
    os << "string=" << stuff << endl;

    string result=os.str();
    cout << result << endl;
}

代码分析：

首先分别输入三个变量，并且定义一个 ostringstream 字符串流插入流 使得数据全部流向os 接着利用这俩段代码：

string result=os.str();

cout << result << endl;

很明显，字符串流的读和文件是不同的

代码测试结果：

3.3例子：字符切割（类3.1）

void test()
{
    //2.用的多的情况 是用来做类型转换 或者 字符切割
    //to_string 数字转换成字符串
    //cout << to_string(1234) << endl;//此时1234是字符串
    istringstream ip("192.168.1.1");//读取
    //要求：拆分ip地址每个数字
    int ipNum[4];//由于这个是int类型的 所以我们在输入的时候无法输入.字符
    for(int i=0;i<4;++i)
    {
        char get_char;
        ip >> ipNum[i];//ip >> ipnum[1] >> ipnum[2] >> ipnum[3] >> ipnum[4]; 
        if(i < 3)//一共三个点
        {
            ip >> get_char;//获取字符
        }
    }
    for(int i=0;i<4;++i)
    {
        cout << ipNum[i] << " ";
    }cout << endl;

}

代码分析：

int ipNum[4];//由于这个是int类型的 所以我们在输入的时候无法输入.字符

if(i < 3)//一共三个点

​ {

​ ip >> get_char;//获取字符

​ }

如果不接收的话，就会使得.无法接收，无法继续进行读取

3.4例子：使用stringstream进行类型转换

void test()
{
    stringstream data("");
    int num=12345;
    data << num;//把数据放到流里面 num 给了 data
    
    char result[20]="";
    data >> result;//data给了result
    cout << result;//输出result
}

3.5综合例子：*【例4.15】* 编写一个程序，从文本文件中读入每个学生的各科成绩，并在屏幕上显示 学生各科成绩及总成绩。假设文本文件格式如表4.1所示。

四、总结