C++IO流

C++IO流

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（** 其单位可以是bit,byte,packet ）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被形象的比喻为“流”。

它的特性是：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，这些每个类都称为流/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，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，从上图可以看出，cout、cerr、clog是ostream类的三个不同的对象，因此这三个对象现在基本没有区别，只是应用场景不同。

注意：

1. cin为缓冲流。键盘输入的数据保存在缓冲区中，当要提取时，是从缓冲区中拿。如果一次输入过多，会留在那儿慢慢用，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。只有把输入缓冲区中的数据取完后，才要求输入新的数据。

2. 输入的数据类型必须与要提取的数据类型一致，否则出错。出错只是在流的状态字state中对应位置位（置1），程序继续。

3. 空格和回车都可以作为数据之间的分格符，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（ASCII码为32）无法用cin输入，字符串中也不能有空格。回车符也无法读入。

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

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。

6. istream类型对象转换为逻辑条件判断值

istream& operator>> (int& val);
explicit operator bool() const;

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调用时如果接收流失败，或者有结束标志，则返回false。

class Date
{
 	friend ostream& operator << (ostream& out, const Date& d);
 	friend istream& operator >> (istream& in, Date& d);
public:
     Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
     :_year(year)
     , _month(month)
     , _day(day)
     {}
 operator bool()
 {
        // 这里是随意写的，假设输入_year为0，则结束
     if (_year == 0)
     	return false;
     else
     	return true;
 }
private:
     int _year;
     int _month;
     int _day;
};
istream& operator >> (istream& in, Date& d)
{
     in >> d._year >> d._month >> d._day;
     return in;
}
ostream& operator << (ostream& out, const Date& d)
{
     out << d._year << " " << d._month <<" "<< d._day ;
     return out;
}
// C++ IO流，使用面向对象+运算符重载的方式
// 能更好的兼容自定义类型，流插入和流提取
int main()
{
     // 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;
     // 自定义类型则需要我们自己重载<< 和 >>
     Date d(2022, 4, 10);
     cout << d;
     while (d)
     {
         cin >> d;
         cout << d;
     }
     return 0;
}

C++文件IO流

C++根据文件内容的数据格式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：

1. 定义一个文件流对象

• ifstream ififile(只输入用)
• ofstream ofifile(只输出用)
• fstream iofifile(既输入又输出用)

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

struct ServerInfo
{
     char _address[32];
     int _port;
     Date _date;
};
struct ConfigManager
{
public:
     ConfigManager(const char* filename)
     :_filename(filename)
     {}
 void WriteBin(const ServerInfo& info)
 {
     ofstream ofs(_filename, ios_base::out | ios_base::binary);
     ofs.write((const char*)&info, sizeof(info));
 }
 void ReadBin(ServerInfo& info)
 {
     ifstream ifs(_filename, ios_base::in | ios_base::binary);
     ifs.read((char*)&info, sizeof(info));
 }
    // C++文件流的优势就是可以对内置类型和自定义类型，都使用
    // 一样的方式，去流插入和流提取数据
    // 当然这里自定义类型Date需要重载>> 和 <<
    // istream& operator >> (istream& in, Date& d)
     // ostream& operator << (ostream& out, const Date& d)
 void WriteText(const ServerInfo& info)
 {
     ofstream ofs(_filename);
     ofs << info._address << " " << info._port<< " "<<info._date;
 }
 void ReadText(ServerInfo& info)
 {
     ifstream ifs(_filename);
     ifs >> info._address >> info._port>>info._date;
 }
private:
 	string _filename; // 配置文件
};
int main()
{
     ServerInfo winfo = { "192.0.0.1", 80, { 2022, 4, 10 } };

     // 二进制读写
     ConfigManager cf_bin("test.bin");
     cf_bin.WriteBin(winfo);
     ServerInfo rbinfo;
     cf_bin.ReadBin(rbinfo);
     cout << rbinfo._address << " " << rbinfo._port <<" " <<rbinfo._date << endl;
     // 文本读写
     ConfigManager cf_text("test.text");
     cf_text.WriteText(winfo);
     ServerInfo rtinfo;
     cf_text.ReadText(rtinfo);
     cout << rtinfo._address << " " << rtinfo._port << " " << rtinfo._date << endl;
     return 0;
}

stringstream

在程序中如果想要使用stringstream，必须要包含头文件。在该头文件下，标准库三个类：istringstream、ostringstream 和 stringstream，分别用来进行流的输入、输出和输入输出操作，本文主要介绍stringstream。

stringstream主要可以用来：

1. 将数值类型数据格式化为字符串

   #include<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;
   }
   

2. 字符串拼接

   int main()
   {
        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;
        return 0;
   }
   

3. 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
   };
   int main()
   {
        // 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);//默认空格是分隔符
        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;
        return 0;
   }
   

注意：

1. 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。
2. 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。
3. 可以使用s. str(“”)方法将底层string对象设置为""空字符串。
4. 可以使用s.str()将让stringstream返回其底层的string对象。
   ndl;
   return 0;
   }

注意：

1. 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。
2. 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。
3. 可以使用s. str(“”)方法将底层string对象设置为""空字符串。
4. 可以使用s.str()将让stringstream返回其底层的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，也不会出现格式化失败的风险，因此使用更方便，更安全。