c++学习之IO流

目录

前言：

一，流的概念

二，c++的io流

输入输出流

缓冲区的同步

文件流

文件的打开

文件读写自定义类型数据

字符流

1. 将数值类型数据格式化为字符串

2. 字符串拼接

3. 序列化和反序列化结构数据

前言：

在了解c++的输入输出流之前，我们先来看看c语言的io流，c语言中是利用printf与scanf进行输入输出，中间利用缓冲区实现对数据的高效处理，

对于缓冲区这个我们在linux中已经了解到，所谓的printf与scanf都是底层函数open和write的封装，目的就是提供有缓冲区，使得更加高效的进行读写。

一，流的概念

所谓流就是流动的意思，物质从一方向流动到另一方向，是对一种有序连续且具有方向性的数

二，c++的io流

对于c++，c++在兼容c语言的输出输出的情况下，自己也实现了一套完整的输入输入流库，在这个库中ios_base为基类，派生出了许多子类也就是输入，输出等。

其功能与c语言的输入输出功能基本一致，不过c++利用自己面向对象的特点搞了一套，因此我们学习c++的io流可以对标c语言来看：

输入输出流

ostream类是继承了父类basic_ios,其中也包含了需要成员方法，不过我们一般就用一个重载的<<，进行输出。

ostream对象的定义：

?ostream对象不能直接实例，上面是其构造的参数。

在输出流中，定义了三个输出对象：

以输出流为例：?

int main()
{
	//输出流类 ostream
	ostream out(nullptr); 
	//我们用的cout cerr clog 都是ostream的对象
	cout << "hello c++"<<endl;
	clog << "hello c++"<<endl;
	cerr << "hello c++"<<endl;

	//其中关与ostream的成员方法也是有很多的
	cout.put('x');
	cout.put(48);
	cout.write("hello", 5);
	cout.precision(5);//设置浮点小数的精度为5
	return 0;
}

对于ostream与istream我们最多也都是用的他的流插入（<<）与流提取(>>)， 当然他们也有很多成员方法，在涉及输入输出的详细操作时，大家可以搜索来看。

int main()
{
	string str;
	while (cin >> str)
	{
		cout << str << endl;
	}
}

其次还有一点就是我们在算法题时，可能会遇到多组输入数据的情况，在这里涉及到输入流的返回值的问题，实际上，cin>>str的返回值还是一个cin输入流对象每次是他要作为bool判断就会调用operator bool来实现类型的转换。

在c++中，ostream是输入，istream是输出，通过继承输出输出，还得到了既可以输入也可以输出的输入输出流类iostream。?

缓冲区的同步

由于c++兼容c语言，二c++与c语言都有自己各自一套的输入输出流，两者也有各自的缓冲区，在使用时，有时候我们不管你是谁的缓冲区的，我们希望他们自己能相互兼容，比如输入整数，用cin与scanf都去输入，我们希望cin输入一个数，scanf输入一个数，他们是不一样的，之后在利用不同的输出，输出数据，不论谁的缓冲区，相互都可以输出：

int main()
{
	int i, j;
	cin >> i;
	scanf("%d", &j);
	printf("%d ",i);
	cout << j << endl;
	return 0;
}

因此c++为了兼容c的输入输出，兼容了c的缓冲区。当然我们也可以关闭掉这个缓冲区的兼容，

?通过调用sync_with_stdio(false)关闭缓冲区的兼容，在vs的平台下没什么问题，但不同的平台处理是不一样的。

文件流

?在c语言中主要用三组函数，fputc/fgetc像文件读写字符，fread/fwrite，读完文件与写文件，fscanf/fprintf格式化输入输出。

对于文件部分的读写也是与输入输出类似的：

文件输入类?ifstream? ，文件输出类 ofstream， 文件输出输出类 fstream。与输入输出流类似，文件流也有对应的文件缓冲区filebuf.

在c++中，由于面向对象的特性，这里都是类，主要的两个类文件输入ifstream与文件输出ofstream这两个类，其它向文件读写字符，字符串，格式化读写都是成员方法，c++提供了许多接供我们使用。

文件的打开

不过最基本的我们还是从创建文件来看，文件的打开有两种方式：

1.通过文件输入流或者文件输出流的构造函数来选择性地打开文件，

2.通过调用open方法代开文件，

文件打开的方式如下图：

?in以读的方式打开文件，out以写的方式打开文件，binary以二进制方式读写文件，ate在文件末尾出输出，app在文件末尾处追加，trunk,截断，在打开前清空文件内容。

通过将两项|（或）的方式，就可以实现和c语言的r,w,a的方式打开文件。

以ifstream为例：

int main()
{
	ifstream fp("test.txt", ifstream::out |ifstream::app);
    ofstream fd("test.txt",   ofstream::out|ofstream::app);
	fd.write("hello c++", 10);
	char* str=new char(10);
	fp.read(str,10);
	cout << str << endl;
	return 0;

}

文件读写自定义类型数据

在c语言中可以使用fscanf与fprintf进行数据的读写，通过%d,%s等识别数据类型来向文件读写，在c++中没有对标的方法，而是全都放到fstream的流插入（<<）与流提取（>>）当中，通过不同的构造参数，调用不同的函数进行文件读写。

当然这也是为了自定义类型向文件读写时，通过重载<<与>>实现文件读写，也统一了文件读写数据可以都用 fstream的 流插入与流提取。

对于c++还是c语言向文件里读写数据其实都只有两种方式：

1.二进制读写。（字节流读写）

2.文本读写。

先以二进制读写为例：

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;
};

//我们向文件读写的自定义数据
struct severInfo
{
	severInfo()
	{}
	severInfo(char str[], double x, Date tmp) :address(str), x(x), date(tmp)
	{}
	char* address;
	double x;
	Date date;
};
//进行读写
class IO
{
public:
	IO(const string file)
	{
		filename = file;
	}

	void write(const severInfo& tmp)
	{
		//向文件以二进制方式写入 
		ofstream fp(filename, ofstream::binary | ofstream::out);
		fp.write((char*)&tmp, sizeof(tmp));//取地址转为char* 二进制写入
	}
	void read(const severInfo& tmp)
	{
		//以读的二进制方式打开文件
		ifstream fp(filename, ifstream::binary | ifstream::in);
		fp.read((char*)&tmp, sizeof(severInfo));

	}

private:
	string filename;
};


int main()
{
	IO test("test.txt");
	severInfo tmp((char*)"192.168.1.1", 10.5, Date(2023, 1, 1));
	//此时写入二进制数据到文件当中
	test.write(tmp);
	severInfo info;
	//将读来的二进制数据存放会info中
	test.read(info);
	return 0;
}

通过存入数据的二进制（地址），在以二进制方式读取出来，实现自定义类型的读写。

但文件中是二进制数据。

其次二进制读写数据要注意不要用，数据不要用容器，因为如果时容器的话，一般封装起来不仅仅是我们要的数据，如string 里面还有capacity， size等参数，一般二进制读取数据就是内置类型的数据，或者封装起来的内置类型的数据。

文本读写

文本读写的本质就是转化成字节流，即字符串。因此我们需要很多的类型转化，好处就是文件可以看得见，坏处就是更加麻烦。

在c语言我们可以使用sprintf,sscanf将其他类型转化为字符串，c++中使用to_string来转化。

class Date
{
	friend ostream& operator << (ostream& out, const Date& d);
	friend istream& operator >> (istream& in, Date& d);

	//friend ofstream& operator << (ofstream& out, const Date& d);
	//friend ifstream& operator >> (ifstream& 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;
}

//ofs << winfo._date;
ostream& operator << (ostream& out, const Date& d)
{
	out << d._year << " " << d._month << " " << d._day;
	return out;
}

//我们向文件读写的自定义数据
struct severInfo
{
	severInfo()
	{}
	severInfo(char str[], double x, Date tmp) :address(str), x(x), date(tmp)
	{}
	char* address;
	double x;
	Date date;
};

class TEXTIO
{
public:
	TEXTIO(const string file)
	{
		filename = file;
	}

	void write(const severInfo& tmp)
	{
		//向文件文本方式写入 
		ofstream fp(filename, ofstream::out | ofstream::trunc);
		fp << tmp.address<<endl;
		fp << tmp.date<<endl;
		fp << tmp.x << endl;
	}
	
	//这里自定义类型Date需要重载>> 和 <<istream& operator >> (istream& in, Date& d)
	//这里的ofstream与ifstream都是继承istream与ostream
	void read(const severInfo& tmp)
	{
		ifstream fp(filename);
		fp >> tmp.address;
		fp >> tmp.x;
		fp >> tmp.date;
	}

private:
	string filename;
};


int main()
{
	severInfo info((char*)"192.168.1.1", 1.1, Date(2023, 1, 1));
	TEXTIO test("test.txt");
	//文本写
	test.write(info);
	severInfo tmp;
	//文本读
	test.read(tmp);
}

字符流

对标于c语言的sprintf与sscanf，字节流的输入输出，c++也提供了字节流的输入与输出。

istringstream为字符输入，ostringstream为字符输出，stringstream是继承了输入输出，stringbuf为字符缓冲区。

使用方法与上面的文件流类似，当然字符流中的输入输出也都提供了一系列的成员方法，

如str,=等。除了自身的成员函数，当然继承的也可以使用。

1. 将数值类型数据格式化为字符串

int main()
{
	
	stringstream str;
	int a = 10;
	string tmp;
	//将其他类型的数据输出为字符型
	str << a;
	//再将该数据输入到string对象中
	str >> tmp;
	cout << tmp << endl;
	cout<<str.str();//返回当前字符流的副本
	str.clear();//清空字符缓冲区


	return 0;
}

2. 字符串拼接

int main()
{
	stringstream str;
	// 将多个字符串放入 str 中
	//先将两个字符连接起来，即都输出到str当中
	str << 20;
	str << "个苹果";
	str << 10;
	str << "个香蕉";
	cout << "开始" << str.str() << endl;
	str.str("");//修改副本为空字符
	str << 5;
	str << "个橘子";
	cout << "最后" << str.str() << endl;
	return 0;
}

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)
		{}
		
	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;
}
struct ChatInfo
{
	string name; 
	int id;
	Date date;
	string msg;
};
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;
	//序列化转为字符串
	oss << winfo.name << " " << winfo.id << " " << winfo.date << " "
		<< winfo.msg;
	string str = oss.str();
	cout << str << endl << endl;

	//反序列化
	// 字符串解析成ChatInfo对象
	ChatInfo tmp;
	istringstream iss(str);
	iss >> tmp.name >> tmp.id >> tmp.date >> tmp.msg;
	return 0;
}

?