输入输出操作是程序中必不可少的操作，通过输入输出可以完成程序和外界的交互。
C++语言支持两种I/O操作：
（1）从C语言继承来的I/O函数输入输出语句：scanf()、printf()函数
（2）面向对象的I/O流类库：标准输入输出流cout和cin，在头文件iostream.h中定义。 I/O流不是C++语言的一部分，而是标准C++库的一部分，是C++类的一个集合
一、C++中的输入输出
C语言中我们用的输入输出方式是：scanf() 和 printf()
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scanf()：从标准输入设备(键盘)读取数据，并将值存放到变量当中
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printf()：将指定的变量或字符串输出到标准输出设备(屏幕)
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C语言借助了输入缓冲区和输出缓冲区来进行输入输出
注意：设备是输入输出设备，代码是变量或对象(在虚拟内存中开辟空间存储值)
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，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”
二、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具有方向性的数据的抽象描述（数据的单位可以是bit、byte、packet ）
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被形象的比喻为“流”
总结：
1、流的特点是有序连续、具有方向性。
2、为了实现这种流动，C++定义了I/O标准类库，这些每个类都称为流/流类，用以完成某方面的功能。
三、C++的I/O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。
3.1、C++的标准I/O流
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C++标准库提供了4个全局流对象cin、cout、cerr、clog
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使用cout进行标准输出，即数据从内存流向控制台(显示器)
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使用cin进行标准输入即数据通过键盘输入到程序中，同时C++标准库还提供了cerr用来进行标准错误的输出，以及clog进行日志的输出
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从上面I/O流的设计图可以看出，cout、cerr、clog是ostream类的三个不同的对象，本质上他们都是同一个类的对象，只是应用场景不同
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int i = 0;
// 对象流入输出设备，在显示器中打印对象中存储的值
cout << i << endl;
cerr << i << endl;
clog << i << endl;
return 0;
}
注意：
1、cin为缓冲流，键盘输入的数据会被保存在输入缓冲区中，当要提取时，是从这里拿的如果输入错了，必须在回车之前修改，如果回车键按下就无法挽回了。只有把缓冲区中的数据读取完后，才能重新输入新的数据
2、输入的数据类型必须与要提取的数据类型一致，否则会出错，流的错误标识会置1，程序继续
3、空格和回车可以作为数据之间的间隔符，连续输入时以间隔符隔开即可。如果输入的是字符和字符串时，不能输入空格(ASII码为32)，字符串也不能有空格，回车无法写入
4、cin和cout可以直接输入和输出内置类型数据，原因：标准库已经将所有内置类型的输入和输出全部重载了，自定义类型需要自己重载
5、对于自定义类型，如果要支持cin和cout的标准输入输出，需要对<<和>>进行重载
【流输入】：
【流输出】：
void Test()
{
// 自动识别类型的本质--函数重载
// 内置类型可以直接使用--因为库里面ostream类型已经实现了
int i = 1;
double j = 2.2;
cout << i << endl;
cout << j << endl;
}
istream类型对象转换为逻辑条件判断值：
【operator<<】【operator bool】
实际上我们看到使用while(cin>>i)去流中提取对象数据时，调用的是operator>>，返回值是istream类型的对象
那么这里可以做逻辑条件值，源自于istream的对象又调用了operator bool，operator bool调用时判断，如果接收流失败，或者有结束标志，则返回false
// 单个元素循环输入
while(cin>>a)
{
// ...
}
// 多个元素循环输入
while(c>>a>>b>>c)
{
// ...
}
// 整行接收
while(cin>>str)
{
// ...
}3.2 C++文件IO流
使用文件流对象操作文件的方法：
1、定义一个文件流对象
ifstream ifile(只输入用)
ofstream ofile(只输出用)
fstream iofile(输入输出用)
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
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
4、关闭文件（一般不用写，因为文件流是一个类，类自动调用析构关闭文件）
基本的文件流对象读写文件
定义一个使用二进制和文本读写的类
struct ServerInfo
{
char _adress[256];
int _port;
};
struct ConfigManager
{
public:
ConfigManager(const char* filename)
: _filename(filename)
{}
// 以二进制的形式写文件
void WriteBin(ServerInfo& info)
{
// 输出文件流要设置二个状态，第一个是默认输出第二个二进制输出
ofstream ofs(_filename, std::ios::out | std::ios::binary);
ofs.write((const char*)&info, sizeof(info));
}
// 以二进制的形式读文件
void ReadBin(ServerInfo& info)
{
// 这里也要设置二个状态，第一个为默认，第二个binary
ifstream ifs(_filename, std::ios::in | std::ios::binary);
ifs.read((char*)&info, sizeof(info));
}
///
// 以文本的方式写文件
void WriteTxt(ServerInfo& info)
{
ofstream ofs(_filename, std::ios::out);
// 注意写到文件要加空格或回车这二个分隔符，不然读文件的时候会读不到，因为读的是以分隔符来判断是否读完
ofs << info._adress << endl;
ofs << info._port << endl;
}
// 以文本的方式读文件
void ReadTxt(ServerInfo& info)
{
ifstream ifs(_filename, std::ios::in);
ifs >> info._adress >> info._port;
}
public:
string _filename; // 配置文件
};
void Test3()
{
ServerInfo info = { "https://www.bilibili.com/video/BV1Dd4y1U7AE?p=61&spm_id", 100 };
ConfigManager cfm("D:\\test.bin");
// 二进制方式写文件
cfm.WriteBin(info);
// 二进制方式读文件
ServerInfo info2;
cfm.ReadBin(info2);
cout << info2._adress << endl;
cout << info2._port << endl;
///
ServerInfo info3 = { "https://mooc1.chaoxing.com/mycourse/studentstudy?chapterId=444012113&courseId=227786429&clazzid", 200 };
ConfigManager cfm2("D:\\test.txt");
// 以文本的方式写文件
cfm2.WriteTxt(info3);
// 以文本的方式读文件
ServerInfo info4;
cfm2.ReadTxt(info4);
cout << info4._adress << endl;
cout << info4._port << endl;
}
注意：
1、文件流对象的第二个参数这样写时：std::ios::in | std::ios::binary，意思是in 和 binary状态按位或在一起，当我们要以二进制读或写时，编译器会拿这个状态跟它按位与判断有没有这个状态
2、以文本的方式写文件时，要注意间隔符，否则写入文件时会发生错误，导致随机数
四、stringstream
C语言中，将一个整形数据转换成一个字符串格式时，该怎么做？
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使用itoa函数
-
使用sprintf函数
- 但是两个函数在转化时，都得需要先给出保存结果的空间，那空间要给多大呢，就不太好给定，而且转化格式不匹配时，可能还会得到错误的结果甚至程序崩溃
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void Test()
{
int n = 123456789;
char str1[256];
itoa(n, str1, 10);
printf("%s\n", str1);
char str2[256];
sprintf(str2, "%d", n);
printf("%s\n", str2);
char str3[256];
sprintf(str2, "%f", n);
printf("%s\n", str2);
}
int main()
{
Test();
return 0;
}
在C++中，可以使用stringstream类对象来避开此问题
- 定义一个stringstream流对象：
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istreamstream ifile(只输入用)
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ostringstream ofile(只输出用)
-
stringstream iofile(输入输出用
2.将数值类型数据格式化为字符串
#include<sstream>
int main()
{
int a = 12345678;
string sa;
// 将一个整形变量转化为字符串，存储到string类对象中
stringstream s;
s << a;
s >> sa;
// clear()
// 注意多次转换时，必须使用clear将上次转换状态清空掉
// stringstreams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
// 因此下一次转换是必须调用clear()将状态重置为goodbit才可以转换
// 但是clear()不会将stringstreams底层字符串清空掉
// s.str("");
// 将stringstream底层管理string对象设置成"",
// 否则多次转换时，会将结果全部累积在底层string对象中
s.str("");
s.clear(); // 清空s, 不清空会转化失败
double d = 12.34;
s << d;
s >> sa;
string sValue;
sValue = s.str(); // str()方法：返回stringsteam中管理的string类型
cout << sValue << endl;
return 0;
}
3.字符串拼接
void Test8()
{
stringstream sstream;
// 将多个字符串放入 sstream 中
sstream << "first" << " " << "string,";
sstream << " second string";
cout << "strResult is: " << sstream.str() << endl;
// 清空 sstream
sstream.str("");
sstream << "third string";
cout << "After clear, strResult is: " << sstream.str() << endl;
}
4.序列化和反序列化结构数据
struct ChatInfo
{
string _name; // 名字
int _id; // id
Date _date; // 时间
string _msg; // 聊天信息
};
void Test9()
{
// 结构信息序列化为字符串
ChatInfo winfo = { "张三", 135246, { 2022, 4, 10 }, "晚上一起看电影吧"};
ostringstream oss;
oss << winfo._name << " " << winfo._id << " " << winfo._date << " "
<< winfo._msg;
string str = oss.str();
cout << str << endl << endl;
// 我们通过网络这个字符串发送给对象，实际开发中，信息相对更复杂，
// 一般会选用Json、xml等方式进行更好的支持
// 字符串解析成结构信息
ChatInfo rInfo;
istringstream iss(str);
iss >> rInfo._name >> rInfo._id >> rInfo._date >> rInfo._msg;
cout << "-------------------------------------------------------" << endl;
cout << "姓名：" << rInfo._name << "(" << rInfo._id << ") ";
cout << rInfo._date << endl;
cout << rInfo._name << ":>" << rInfo._msg << endl;
cout << "-------------------------------------------------------" << endl;
}
注意：
-
stringstream实际是在其底层维护了一个string类型的对象用来保存结果
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多次数据类型转化时，一定要用clear()来清空，才能正确转化，但clear()不会将stringstream底层的string对象清空
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可以使用s. str(“”)方法将底层string对象设置为""空字符串
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可以使用s.str()将让stringstream返回其底层的string对象
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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，也不会出现格式化失败的风险，因此使用更方便，更安全
