初识C++之C++中的IO流

news2024/9/21 18:40:12

一、C语言中的输入与输入

二、流

三、C++中的流

四、C++中的文件IO流

1. 二进制文件

1.1 打开文件

1.2 向文件写入数据

1.3 从文件读取数据

1.4 关闭文件

1.5 综合使用

2. 文本读写

一、C语言中的输入与输入

在C语言中，我们最长使用的输入输出方式就是“scanf()"和“printf()”。scanf（）从标准输入设备（键盘）读取数据，并将值存放在变量中。printf（）则将制定的文字/字符串输出到标准输出设备（屏幕）。在printf（）中，可以控制宽度输出和精度输出。

C语言中的输入输出就是借助了缓冲区来实现的。即通过代码将特定的数据写到缓冲区，OS再将缓冲区内的数据刷新到设备中。反之亦然。

二、流

在C++中，提出了“流”的概念。“流”可以看成是流动的意思，即物质从一处向另一处流动。是对一种有序连续且具有方向性的数据的抽象描述。

C++流是指信息从外部输入设备（如键盘）向计算机内部（如内存）输入和从内存向外部输出设备（显示器）输出的过程。这种输入输出的过程就被叫做“流”。

流的特点是“有序连续”和“具有方向性”。

为了实现流，C++中就定义了I/O标准类库，这些每个类都被称为流/流类。

三、C++中的流

上面就是一张C++中的流的结构图。它是通过继承来实现的。

在以前，大家使用C++中的流时，内置类型可以直接使用。能够直接使用的原因，其实是因为C++库中已经进行了对应的处理。例如istream：

这个类里面包含了大量的接口，其中就有对“>>”的重载：

所以，在平常使用时>>能够对内置类型直接使用的原因，就是C++库中已经对内置类型完成了>>重载。

大家刷题的时候，应该都写过如下代码：

一个while循环里面不断的输入数据。在cin中，是依靠空格来区分字符串的。\n就是换行，将缓冲区内的内容刷新出去。

但是，大家有没有想过，这个循环是如何结束的。实际上，有两种方式结束。

第一种方法就是按下“ctrl c”。这种方法就是向进程发送信号，直接终止进程。

第二种方法就是“ctrl z”。这是让cin返回一个false，终止掉这个流。

注意，ctrl c是终止进程，所以当按下后，会直接终止进程，无论下面还有什么内容，都不会再继续运行。但是ctrl z是让cin返回false，终止掉这个流。所以如果ctrl z终止的流后面还有while循环，它就会进入继续执行。

ctrl c终止：

ctrl z终止：

当然，C++库中的I/O标准库是非常丰富的，这里就不过多介绍，碰到需要的情况下直接去查询即可。

四、C++中的文件IO流

在C++中，根据文件的数据格式分为二进制文件和文本文件。

1. 二进制文件

1.1 打开文件

为了方便演示，先准备以下的类：

在这里，要将ServerInfo的数据通过ConfigManger类写入到文件中。

在C++中，要写入文件，就可以使用ofstream：

这是一个类，因此，要写入数据，首先就需要构造出一个对象。查看它的构造函数：

我们可以构造出一个空的ofstream对象，然后通过open来打开文件：

也可以在构造函数中就直接打开。

C++中打开文件的方式就和C有所不同，它的关键字如下：

其中，in是只读，out是只写，app是追加，trunc是覆盖写，binary是二进制形式写。

C++中传文件打开方式也和C中传“a”，“r+”之类的字符串不同。因为out和in这些可以被看成是在基类中被定义好的静态变量，所以在使用时要加上它所在的域。一般是“ios_base”。因为ios_base是所以输入输出流的基类。

当然，你也可以直接填它所在的域，例如这里就可以填ofstream：

两种方法都是可行的，在使用时记得包头文件<fstream>。

1.2 向文件写入数据

要向文件写入数据，可以使用write函数：

write函数可以写入一个字符串。其中s是要写入的字符串，n是这个字符串的大小。

如果只是想写入一个字符，就可以使用put函数：

总的来讲，使用最多的还是write函数。使用起来也很简单：

1.3 从文件读取数据

要从文件中读取数据，就需要使用ifstream：

它的构造函数和ofstream是非常类似的，都支持无参构造和带参构造：

同样的，无参构造需要使用open函数打开文件；带参构造则是在构造时打开文件。打开方式和ofstream也是一样的：

而ifstream中的读取文件的函数，就是read：

使用起来也很简单：

1.4 关闭文件

在C++，是不用考虑关闭文件的。因为这些流都是用类封装的，一旦出了作用域就会调用析构函数关闭文件，无需用户手动关闭。

1.5 综合使用

有了上面的知识，就可以写出一个简单的读写文件的程序：

运行程序后，可以在目录中找到log.txt文件。打开该文件：

里面是如下内容。出现这些内容的原因是这里是以二进制方式写入的。编译器内部会经过很多处理，例如内存对齐，所导致的。不必过多关注。

总之，要读取的话，是可以读取出正确的数据的：

注意，在这里的程序中，使用的是数组，而不是string。用二进制读写的时候，如果使用string是会出问题的。修改程序：

运行程序：

可以看到，程序此时的返回码为负数。只要这个返回码不为0，就说明程序运行出错了。

这里的原因就是二进制读写。在二进制读写中，因为它要写的是对象中的值。而对象中又使用的是string保存数据，string里面又存在指针，用于指向数据存储的空间。这就导致，二进制读写在写数据时，会将string中的指针写过去，而不是将数据内容写过去：

如果是同一个程序读写还好。如果是不同程序读写，原先写进去的指针就已经是野指针了，造成越界访问。总的来讲，无论是否是同一个程序读写，都会造成程序错误。而使用数组，二进制读写就是把数组的内容原模原样的写过去，所以不会出现错误。因此，在未来如果要使用二进制读写，不要使用string，而是使用数组存储数据。