C++——IOStream

news2024/11/26 4:42:37

什么是IO？

C语言和C++，我们其实已经接触到了两个IO的概念

#include<stdio.h>
#include<iostream>

iostream，便是IO流，其中I表示in，O表示out，代表着用户的输入和终端的输出。在之前的C++语法中，我们都很少去考虑输入输出，而是直接用固定的测试用例来验证结果。但是对于大多数的程序都是传递给用户进行互动，IO流在实际中才是最应该考虑到的问题。

什么是流？

和我们常了解的水流电流等一样，流是一段连续且有方向的概念。其中IO是流的两个方向，In是用户不断向内存内输入数据，Out是终端向外输出数据。但是流是连续的，数据捕获却并非连续，用户可以不断向内存中输入，但是程序只会捕获其需要的片段，剩下没有被捕获到的数据留在缓冲区待命，一直到程序再次捕获缓冲区的数据。

C++中的IO流

C语言里，最常用的IO流是熟知的printf和scanf，其中scanf和printf便分别表示了I和O。C++中也可以使用这两个来实现IO，但是为什么还要再另外写出cout和cin来代替C语言的IO？

C语言的IO最难用的地方，便是需要用特定的占位符来表示数据。但是有了泛型，我们很多时候并不知道他到底是个什么类型，于是占位符常常会出现一些奇奇怪怪的bug。

于是，C++为了解决这个问题，便利用了面向对象来重新实现了IO流，其中最大的改变便是可以自动识别出IO的类型，不需要用占位符来规定数据的类型。虽然这样有好有坏，但是printf又不是被禁用了，不好用的时候我们不用不就好了。

标准IO流

C++标准库中提供了4个全局的IO流对象

cin，标准输入，将数据从键盘输入到内存
cout，标准输出，数据从内存输出到控制台
cerr，标准错误的输出
clog，日志输出

其中，cin的输入并非直接提取当时键盘的输入，而是键盘会输入到缓冲区，而cin从缓冲区中提取数据，剩下未被提取到的数据会留在缓冲区等待被下一次的提取。

并且，如果我们输入的对象是字符或者字符串，则空格和回车无法通过cin被输入，因为空格和回车会被作为分隔符，表示一串数据的输入完毕。

此时，便会有我们在做IO时经常会面临的一串代码：

while(cin>>a)
{
    //...
}

做IO时我们也许并不会考虑到这个问题：循环是如何判断中止的？

我们都知道，对于一个流插入，其返回值是一个istream对象；同样，对于一个流提取，其返回值是一个ostream对象。对象转换为需要被判断的bool值，编译器是没有办法完成这一操作的。于是，STL中为其又加入了一个新语法——类型转换的重载。

operator bool( )

operator bool，其作用在需要被转换的时候，编译器会自动去调用这个重载函数，将其转换为合适的类型。这一重载函数没有返回值类型，或者说其返回值强制是被重载的类型，所以在其前不需要加上返回值的类型。

class A
{
public:
	A(int a)
		:_a(a)
	{}

	//打破了往常的0为false，其他为true，重新定义了true和false的判断方法
	operator bool()
	{
		if (_a > 10)
			return false;
		else
			return true;
	}
private:
	int _a;
};

int main()
{
	A a1(20);
	A a2(1);

	//调用了operator bool函数来进行类型的转换
	cout << (bool)a1 << endl;//false
	cout << (bool)a2 << endl;//true
}

其最大的意义便是修改了固定空为false其余为true的判断方式，从而让bool判断更加便利

并且，流插入和流提取并不是当空即为终止，其必须要通过特定的特征按键才会终止（比如Windows下的ctrl+Z），通过这种方式修改了true和false的判断方式，从而可以人为去规定流插入和流提取的终止。

同样，不仅只有bool可以进行运算符重载，其他类型也可以进行运算符重载，在需要的时候大大提高程序的灵活性。