C语言的输入与输出
在C语言当中,我们使用最频繁的输入输出方式就是scanf与printf:
scanf: 从标准输入设备(键盘)读取数据,并将读取到的值存放到某一指定变量当中。
printf: 将指定的数据输出到标准输出设备(屏幕),使用时需要注意宽度输出和精度输出的控制。
C语言借助了相应的缓冲区来进行输入与输出,如下图所示:
对输入输出缓冲区的理解:
1.可以屏蔽掉低级I/O的实现。 低级I/O的实现依赖操作系统本身内核的实现,所以如果能够屏蔽这部分的差异,可以很容易写出可移植的程序。
2.可以使用这部分的内容实现“行”读取的行为。 对于计算机而言是没有“行”这个概念的,有了这部分,就可以定义“行”的概念,然后解析缓冲区的内容,返回一个“行”。
流是什么:“流”即是流动的意思,是物质从一处向另一处流动的过程,是对一种有序连续且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)输入和从计算机内部向外部输出设备(如显示器)输出的过程。这种输入输出的过程被形象的比喻为“流”。
流的特性: 有序连续、具有方向性。
为了实现这种流动,C++定义了I/O标准类库,当中的每个类都称为流/流类,用以完成某方面的功能。
C++IO流
C++系统实现了一个庞大的类库,其中ios为基类,其他类都是直接或间接派生自ios类。
C++标准IO流
C++标准库提供了4个全局流对象(cin、cout、cerr、clog):
- 使用cout进行标准输出,即数据从内存流向控制台(显示器)。
- 使用cin进行标准输入,即数据通过键盘输入到程序中。
- 使用cerr进行标准错误的输出。
- 使用clog进行日志的输出。
从上图可以看出,cout、cerr、clog都是由ostream类实例化出的三个不同的对象,因此这三个对象基本没什么区别,只是应用场景不同。
注意:
1、在使用cin、cout时必须要包含iostream文件,并引入std标准命名空间。
#include <iostream> //包含iostream文件 using namespace std; //引入std标准命名空间 int main() { int a = 0; cin >> a; cout << a << endl; return 0; }
或是在使用时指定cout和cin所属的命名空间。
#include <iostream> //包含iostream文件 int main() { int a = 0; std::cin >> a; //使用时指定所属命名空间 std::cout << a << std::endl; //使用时指定所属命名空间 return 0; }
2、cin为缓冲流。键盘输入的数据保存在缓冲区中,当要提取时,是从缓冲区中提取。如果一次输入过多,则多余的数据会留在缓冲区以供之后提取,如果输入错了,必须在回车之前进行修改,回车键按下就无法进行修改了,只有把输入缓冲区中的数据取完后,才会要求输入新的数据。
例如,对于以下代码,若在第一次输入时便以空格为分隔输入了两个数据,则在下一次需要提取数据的时候就直接从缓冲区进行提取。
#include <iostream> using namespace std; int main() { int a = 0, b = 0; cin >> a; //输入:10 20 cout << a << endl; cin >> b; //直接从输入缓冲区提取 cout << b << endl; return 0; }
3、输入数据类型必须与要提取的数据类型一致,否则出错。出错只是在流的状态字state中对应位置(置1),程序继续。
4、空格和回车都可以作为数据之间的分隔符,所以多个数据可以在一行输入,也可以分行输入。但如果是字符型和字符串,则空格无法用cin输入,字符串中也不能有空格,回车符也无法读入。
例如,我们使用cin无法将含空格的字符串"hello world"输入到string对象中。
#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string str; cin >> str; //输入:"hello world" cout << str << endl; //输出:"hello" return 0; }
对于含有空格的字符串,我们需要使用getline函数进行读取,因为getline函数只有遇到’\n’才会停止读取。
#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string str; getline(cin, str); //输入:"hello world" cout << str << endl; //输出:"hello world" return 0; }
5、cin和cout可以直接输入和输出内置类型的数据。因为标准库已经将所有内置类型的输入和输出进行了重载。
>>运算符的重载:
<<运算符的重载:
5、对于自定义类型,如果要支持cin和cout的标准输入输出,则需要对<<和>>进行重载。
例如,对于下面简单实现的日期类,在对<<和>>进行重载后就能够支持cin和cout的输入输出了。
#include <iostream> using namespace std; class Date { friend istream& operator>>(istream& in, Date& d); friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d); public: Date(int year = 2023, int month = 5, int day = 1) :_year(year) , _month(month) , _day(day) {} private: int _year; int _month; int _day; }; //对>>进行重载 istream& operator>>(istream& in, Date& d) { in >> d._year >> d._month >> d._day; return in; } //对<<进行重载 ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d) { out << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day; return out; } int main() { Date d; cin >> d; //输入:2023 5 29 cout << d << endl; //输出:2023-5-29 return 0; }
C++文件IO流
文件操作步骤
C++根据文件内容的数据格式将文件分为二进制文件和文本文件,采用文件流对象操作文件的一般步骤如下:
1、定义一个文件流对象。
操作文件的类有以下三个:
2、使用文件流对象的成员函数打开一个磁盘文件,使得文件流对象和磁盘文件之间建立联系。
文件常见的打开方式如下:
3、使用提取和插入运算符对文件进行读写操作,或使用成员函数进行读写。
对文件进行提取和插入操作的常用成员函数:
4、关闭文件。
以二进制的形式对文件进行写入操作:
//以二进制的形式对文件进行写入 void WriteBinary() { ofstream fp; //定义文件流对象 fp.open("test.bin", ofstream::out | ofstream::binary); //以二进制写入的方式打开test.bin文件 char data[] = "2023CSDN"; fp.write(data, strlen(data)); //将data字符串写入文件 fp.put('!'); //将字符'!'写入文件 fp.close(); //关闭文件 }
以二进制的形式对文件进行读取操作:
//以二进制的形式对文件进行读取 void ReadBinary() { ifstream fp; //定义文件流对象 fp.open("test.bin", ofstream::in | ofstream::binary); //以二进制读取的方式打开test.bin文件 fp.seekg(0, fp.end); //跳转到文件末尾 int length = fp.tellg(); //获取当前字符在文件当中的位置,即文件的字符总数 fp.seekg(0, fp.beg); //重新回到文件开头 char data[100]; fp.read(data, length); //将文件当中的数据全部读取到字符串data当中 fp.close(); //关闭文件 }
以文本的形式操作文件
以文本的形式对文件进行写入操作:
//以文本的形式对文件进行写入 void WriteTxt() { ofstream fp; //定义文件流对象 fp.open("test.txt"); //以写入的方式打开test.txt文件 char data[] = "2023CSDN"; fp.write(data, strlen(data)); //将data字符串写入文件 fp.put('!'); //将字符'!'写入文件 fp.close(); //关闭文件 }
以文本的形式对文件进行读取操作:
//以文本的形式对文件进行读取 void ReadTxt() { ifstream fp; //定义文件流对象 fp.open("test.txt"); //以读取的方式打开test.txt文件 fp.seekg(0, fp.end); //跳转到文件末尾 int length = fp.tellg(); //获取当前字符在文件当中的位置,即文件的字符总数 fp.seekg(0, fp.beg); //重新回到文件开头 char data[100]; fp.read(data, length); //将文件当中的数据全部读取到字符串data当中 cout << length << endl; cout << data << endl; ifile.close(); //关闭文件 }
注意: 使用ofstream类对象的open函数时,若不指定打开方式,则默认以写的方式打开文件;使用ifstream类对象的open函数时,若不指定打开方式,则默认以读的方式打开文件;使用fstream类对象的open函数时,若不指定打开方式,则默认以写+读的方式打开文件。
使用>>和<<对文件进行操作
使用>>和<<运算符对文件进行读写操作,会变得很简单,也很形象。
对文件进行写入操作:
//对文件进行写入操作 void WriteFile() { ofstream ofs("data.txt"); //定义文件流对象,并打开文件 ofs << "2023CSDN!"; //字符串“流入”文件 ofs.close(); //关闭文件 }
对文件进行读取操作:
//对文件进行读取操作 void ReadFile() { ifstream ifs("data.txt"); //定义文件流对象,并打开文件 char data[100]; ifs >> data; //文件数据“流入”字符串data ifs.close(); //关闭文件 }
注意: 可以在定义文件流对象的同时指定将要打开的文件名,以及文件的打开方式。
stringstream的介绍
在C语言中,我们若是想要将一个整型变量的数据转化为字符串格式,有以下两种方法:
1、使用itoa函数进行转化。
int a = 10;
char arr[10];
itoa(a, arr, 10); //将整型的a转化为十进制字符数字存储在字符串arr当中
2、使用sprintf函数进行转化。
int a = 10;
char arr[10];
sprintf(arr, "%d", a); //将整型的a转化为字符串格式存储在字符串arr当中
虽然itoa函数和sprintf函数都能完成转化,但是在两个函数在转化时,都需要先给出保存结果的空间,而空间的大小是不太好界定的,除此之外,转化格式不匹配时,可能还会得到错误的结果甚至程序崩溃。
在C++中,我们可以使用stringstream类对象来避开此问题。在程序当中如果想要使用stringstream,必须要包含头文件sstream。在该头文件下,有三个类:
这里主要介绍stringstream,stringstream主要可以用来:
1、将数值类型数据格式化为字符串。
#include <iostream> #include <sstream> #include <string> using namespace std; int main() { int a = 10; string sa; stringstream s; s << a; //将int类型的a放入输入流 s >> sa; //从s中抽取前面插入的int类型的值,赋值给string类型(方式一) cout << sa << endl; s.str(""); //将stringstream底层管理的string对象设置为""。 s.clear(); //将上次转换状态清空掉 //进行下一次转换 double b = 3.14; s << b; sa = s.str(); //获取stringstream中管理的string类型(方式二) cout << sa << endl; return 0; }
2、字符串拼接。
#include <iostream> #include <sstream> #include <string> using namespace std; int main() { string rets; stringstream s; s << "2023" << "CSDN"; //将多个字符串放入stringstream中 s >> rets; //方式一获取 cout << rets << endl;//2023CSDN s.str(""); //将stringstream底层管理的string对象设置为空字符串 s.clear(); //将上次转换状态清空掉 s << "Thanks" << " " << "for" << " " << "reading"; //将多个字符串放入stringstream中 rets = s.str(); //方式二获取 cout << rets << endl;//Thanks for reading return 0; }
注意事项:
1.stringstream实际是在底层维护了一个string类型的对象用来保存结果。
2.stringstream在转换结尾时(即最后一个转换后),会将其内部状态设置为badbit,因此在下一次转换前必须调用clear将状态重置为goodbit才可以转换,但clear不会将stringstream底层的string对象清空。
3.可以使用s.str("")的方式将stringstream底层的string对象设置为空字符串,否则多次转换时,会将结果全部累积在底层string对象中。
4.获取stringstream转换后的结果有两个方法,一是使用>>运算符之间从流当中提取,二是使用s.str( )获取stringstream底层的string对象。
5.stringstream使用string类对象代替字符数组,可以避免缓冲区溢出的危险,而且其会对参数类型进行推演,不需要格式化控制,也不会存在格式化失败的风险,因此使用更方便,更安全。