【C++】＜知识点＞标准和文件的输入输出

一、输入输出操作

1. 相关的类

2. 标准流对象

3. istream类的成员函数

二、流操纵算子

1. 整数流的基数

2. 浮点数精度的流操纵算子

3. 域宽的流操纵算子

4. 其他的流操纵算子

5. 用户自定义流操纵算子

三、文件读写

1. 文本文件的读写

2. 二进制文件的读写

3. 文件读写指针

4. 文本文件和二进制文件区别

一、输入输出操作

1. 相关的类

ios基类派生出istream和ostream。
istream派生出ifstream，ostream派生出ofstream。
iostream继承自istream和ostream。
fstream继承自iostream。

注意：cin就是istream类的对象，cout就是istream类的对象。

2. 标准流对象

(1) 输入流对象：cin与标准输入设备相连（从键盘获取数据）。也可以被重定向为从文件中读取数据。

(2) 输出流对象：

cout与标准输出设备相连（在屏幕上打印数据）。也可以被重定向为向文件写入数据（freopen函数）。
cerr与标准错误输出设备相连。
clog与标准错误输出设备相连。
cerr和clog的区别在于cerr不使用缓冲区，直接向显示器输出信息；而clog采用缓冲区，只有缓冲区满或者刷新时才会输出到屏幕上。

(3) 代码示例：

【1】输出重定向

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
	double x, y;
	cin >> x >> y;
	//freopen函数：输出重定向到文件
	//原型：FILE *freopen(const char *path, const char *mode, FILE * stream);
	//path是目标文件
	//mode为文件打开模式"r"或"w"
	//stream为标准流文件，例如stdin标准输入流, stdout标准输出流, stderr标准错误流
	freopen("cout.txt", "w", stdout);
	if (y == 0) {
		cerr << "error!" << endl;
	}
	else {
		cout << x / y;//输出到文件cout.txt中
	}
	return 0;
}

显然，屏幕上并没有输出计算结果0.5，该结果输出到cout.txt文件中。

【2】输入重定向

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
	int n1 = 0, n2 = 0;
	//freopen函数：输入重定向
	freopen("input.txt", "r", stdin);
	cin >> n1 >> n2;//由于重定向了，不会在终端等用户输入
	cout << "结果：" << n1 << ", " << n2 << endl;
	return 0;
}

【3】判断输入流结束
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
	int x;
	freopen("test.txt", "r", stdin);
	while (cin >> x) {
		cout << "读入：" << x << endl;
	}
	return 0;
}
注意：①这里将cin重定向为从文件读取数据，那么读到文件末尾即结束。若未重定向，从键盘中输入则需要单独一行输入Ctrl+Z代表输入流结束。②cin >> x返回值为istream&，而istream会有对象的重载，将其转换成bool类型，因此可以作为循环条件。

3. istream类的成员函数

(1) getline函数：

原型：①istream& getline(char* buf, int bufSize); ②istream& getline(char* buf, int bufSize, char delim);
对于第一个原型：从输入流中读取bufSize-1个字符到缓冲区buf，或读到'\n'为止（哪个先到算哪个）。
对于第二个原型：从输入流中读取bufSize-1个字符到缓冲区buf，或读到delim字符为止（哪个先到算哪个）。
注意：
- 两个函数都会自动在buf中读入数据的结尾添加'\0'。
- ‘\0’和delim都不会被读入buf，但会被输入流中取走。
- 如果输入流中'\n'或delim之前的字符个数达到或超过了bufSize个，就导致读入错误，即虽然本次读入已经完成，但是之后的读入就都失败了。
- 可以用if (!cin.getline(...))判断输入是否结束。

(2) bool eof(); 用于判断输入流是否结束。

(3) int peek(); 返回下一个字符，但不从流中去除。

(4) istream& putback(char c); 将字符ch放回输入流的头部。

(5) istream& ignore(int nCount = 1, int delim = EOF); 从流中删掉最多nCount个字符，遇到EOF结束。

(6) getline函数代码示例：

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
	int x;
	char buf[90];
	cin >> x;
	cin.getline(buf, 90, '\n');
	cout << buf << endl;
	return 0;
}

二、流操纵算子

1. 整数流的基数

(1) 说明：在cout时，可以指定输出的整数的进制：dec（十进制）、oct（八进制）、hex（十六进制）。

(2) 注意：①使用流操纵算子，需要添加头文件iomanip。②一旦设置，就会持续有效直到新的操纵算子出现。

(3) 代码示例：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;

int main()
{
	int n = 10;
	cout << dec << n << endl;//十进制显示n
	cout << oct << n << endl;//八进制显示n
	cout << hex << n << endl;//十六进制显示n
	//一旦设置dec、oct或者hex，就会持续有效直到写新操纵算子。
	cout << n << endl;
	return 0;
}

2. 浮点数精度的流操纵算子

(1) precision：是ostream的成员函数，调用方式为：cout.precision(5); 用于指定浮点数的有效位数（非定点方式）。系统默认是非定点方式。

(2) setprecision：流操纵算子，调用方式为：cout << setprecision(5); 用于指定浮点数的有效位数（非定点方式）和指定浮点数的小数后的有效位数（非定点方式）。定点方式：小数点必须出现在个位数后面。

(3) 注意：

当位数超过精度时会四舍五入。
setprecision方式会持续有效，直到设置新的精确度。
setprecision操纵算子也需要添加头文件iomanip。
在非定点方式下，setprecision可能会使用科学计数法来表示。

(4) setiosflags(ios::fixed)：以小数点位置固定的方式来输出（可以简单用cout << fixed;）。另外，cout << scientific表示采用科学计数法。

(5) resetiosflags(ios::fixed)：取消以小数点位置固定的方式来输出。

(6) 代码示例：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;

int main()
{
	float f = 1234567.89;
	int n = 123456;
	//默认是非定点方式
	cout << "*****非定点******" << endl;
	cout << setprecision(6);//设置浮点数有效位数为6
	cout << f << endl;//由于非定点方式且规定只能有6位，因此用科学计数法显示
	cout << n << endl;//浮点数的操纵算子不影响整数
	//修改为定点方式
	cout << "*****定点********" << endl;
	cout << setiosflags(ios::fixed);
	cout << f << endl;//小数点后有6位，不够就补0
	//修改为非定点方式
	cout << "*****非定点******" << endl;
	cout << resetiosflags(ios::fixed);
	cout << f << endl;//由于非定点方式且规定只能有6位，因此用科学计数法显示
	return 0;
}

3. 域宽的流操纵算子

(1) setw：流操纵算子，用于设置域宽。调用方式：cout << setw(5)或cin >> setw(5)。

(2) width：成员函数，用于设置域宽。调用方式：cout.width(5)或cin.width(5)。

(3) 注意：域宽的流操纵算子是一次性的，每次输入输出前都需要指定宽度。

(4) 代码示例：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;

int main()
{
	int m = 4;
	char string[10];
	cin >> setw(5);//设置输入宽度
	while (cin >> string) {
		cout << setw(m++);//设置输出宽度
		cout << string << endl;
		cin >> setw(5);
	}
	return 0;
}
(5) 结果解释：

第一行是我们输入的数据1234567890.
第二行输出1234。首先，设置输入宽度为5（实际上只接收4个字符，最后自动加'\0'），那么string里就是1234‘\0’。其次，设置输出宽度为4（设置完后m自增为5），那么输出4个字符即1234.
第三行输出" 5678"。首先，设置输入宽度为5（实际上只接收4个字符，最后自动加'\0'），那么string里就是5678‘\0’。其次，设置输出宽度为5（设置完后m自增为6），那么输出5个字符即空格+5678.
第四行输出" 90"。首先，设置输入宽度为5（实际上只接收4个字符，最后自动加'\0'），那么string里就是90‘\0’。其次，设置输出宽度为6（设置完后m自增为7），那么输出6个字符即4个空格+90.

4. 其他的流操纵算子

(1) cout << showpos; 非负数显示正号。

(2) cout << noshowpos; 非负数不显示正号。

(3) cout << setfill(*); 宽度不足用*填补。

(4) cout << right; 右对齐，宽度不足则左边填充。

(5) cout << left; 左对齐，宽度不足则右边填充。

(6) cout << internal; 在负号和数字之间填充。

(7) 综合案例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;

int main()
{
	int i = 141;
	double x = 1234567.89, y = 12.34567;
	//1) 8d 141 215
	cout << "1) " << hex << i << " " << dec << i << " " << oct << i << endl;

	//2) 1.2346e+006 12.346
	cout << "2) " << setprecision(5) << x << " " << y << endl;

	//3) 1234567.89000 12.34567
	cout << "3) " << fixed << setprecision(5) << x << " " << y << endl;

	//4) 1.23457e+006 1.23457e+001
	cout << "4) " << scientific << setprecision(5) << x << " " << y << endl;
		 
	//5) ***+12.10000
	cout << "5) " << showpos << right << fixed << setprecision(5) << setfill('*') << setw(12) << 12.1 << endl;

	//6) 12.10000****
	cout << "6) " << noshowpos << left << fixed << setprecision(5) << setfill('*') << setw(12) << 12.1 << endl;
	
	//7) ****12.10000
	cout << "7) " << noshowpos << right << fixed << setprecision(5) << setfill('*') << setw(12) << 12.1 << endl;
	
	//8) -***12.10000
	cout << "8) " << showpos << right << fixed << setprecision(5) << internal << setfill('*') << setw(12) << -12.1 << endl;
	
	//9) 12.10000
	cout << "9) " << noshowpos << fixed << setprecision(5) << 12.1 << endl;
	return 0;
}