IO类

头文件	类型	说明
iostream	(w)istream	从流读取数据
	(w)ostream	向流写入数据
	(w)iostream	读写流
fstream	(w)ifstream	从文件读取数据
	(w)ofstream	向文件写入数据
	(w)fstream	读写文件
sstream	(w)istringstream	从string读取数据
	(w)ostringstream	向string写入数据
	(w)stringstream	读写 string
w开头的处理wchar_t宽字符

istream、ostream是基类，利用多态，所有stream都可以像istream、ostream、iostream一样操作。
IO对象不能拷贝、赋值。

ofstream out1, out2;
out1 = out2;                //错误：不能对流对象赋值
ofstream print(ofstream);    //错误：不能初始化ofstream参数
out2 = print(out2);            //错误：不能拷贝流对象

条件状态

io流肯定会有出现错误的时候，有些可以复位，有些直接导致崩溃。

stream::iostate;    //当做bit集合使用，stream为io流机器无关类型，提供了表达条件状态的完整功能
stream::badbit;        //用来指出流已崩溃
stream::failbit;    //用来指出一个IO操作失败了（可恢复错误如文件达到结尾）
stream::eofbit;        //用来指出流到达了文件结束
stream::goodbit;    //0表示流未处于错误状态，流处于错误状态时，后续IO操作都会失败
s.eof();    //若eofbit置位，返回true
s.fail();    //若failbit或badbit置位，返回true
s.bad();    //若badbit置位，返回true，系统级错误，IO无法再使用
s.good();    //若流 s 处于有效状态，则返回 true
s.clear();    //复位：s的所有条件状态位。返回void
            //其实就是将流的状态设置为有效，才能继续进行操作
s.clear(flags);        //复位：s对应条件状态位。返回void
                    //flags的类型为strm::iostate，如cin.badbit
s.setstate(flags);    //置位：s对应条件状态位。返回void
                    //flags：如cin.failbit
s.rdstate();    //返回s的当前条件状态，返回值类型为strm::iostate
/***************例子******************/
string word;
while (cin >> word);    //判断流状态是否有效最常用方法
                        //仅限于是否有效，如果失败，为什么失败就无法知道。
auto old_state = cin.rdstate(); //记住 cin 的当前状态
cin.clear();                     //状态全部复位，使cin有效
process_input(cin);             //使用cin
cin.setstate(old_state);         //将cin置为原有状态
//复位 failbit 和 badbit, 保持其他标志住不变
cin.clear(cin.rdstate() & ~cin.failbit & ~cin.badbit);

格式化IO操作

控制IO如何格式化的细节：整型值是几进制、浮点值的精度、一个输出元素的宽度。
标准库定义了一组操纵符来修改格式状态。
一个操纵符是一个函数或是一个对象，能用作<<、>>的运算对象，操纵符也返回它所处理的流对象，所以当操纵符改变流的格式状态时，通常改变后的状态对所有后续IO都生效。
自行修改格式状态，最好再最后恢复到标准库默认状态。

IO中的操纵符

/*******************定义在iostream中的操纵符****************************/
//*表示默认流状态
boolalpha        //将true和false输出为字符串
*noboolalpha    //将true和false输出为1,0
showbase        //对整型值输出表示进制的前缀
*noshowbase        //不生成表示进制的前缀
showpoint        //对浮点值总是显示小数点
*noshowpoint    //只有当浮点值包含小数部分时才显示小数点
showpos            //对非负数显示+
*noshowpos        //对非负数不显示+
uppercase        //在十六进制值中打印0x, 在科学记数法中打印E
*nouppercase    //在十六进制值中打印0x, 在科学记数法中打印e
*dec            //整型值显示为十进制
hex                //整型值显示为十六进制
oct                //整型值显示为八进制
                //只决定下一输出大小。
left            //在值的右侧添加填充字符，表示左对齐输出
*right            //在值的左侧添加填充字符，表示右对齐输出，右对齐是默认格式。
internal        //在符号和值之间添加填充字符
                //控制负数的符号的位置，它左对齐符号，右对齐值，用空格填满所有间空间。
fixed            //浮点值显示为定点十进制
scientific        //浮点值显示为科学记数法
hexfloat        //浮点值显示为十六进制(C++11新特性）
defaultfloat    //重置浮点数格式为十进制(C++11新特性）
unitbuf            //每次输出操作后都刷新缓冲区
*nounitbuf        //恢复正常的缓冲区刷新方式
*skipws            //输入运算符跳过空白符
noskipws        //输入运算符不跳过空白符
flush            //刷新 ostream 缓冲区
ends            //插入空字符，然后刷新 ostream 缓冲区
endl            //插入换行，然后刷新 ostream 缓冲区
/*******************定义在iomanip中的操纵符****************************/
setw(n)         //指定下一个数字或字符串值的最小空间。
setfill(c)         //允许指定一个字符代替默认的空格来补白输出。
setbase(b)        //将整数输出为b进制
setprecision(n)    //将浮点精度设置为n

控制bool值格式

cout << boolalpha << true << false << endl;    //bool值以0、1输出。
cout << noboolalpha;    //恢复至标准库默认格式。

控制整型格式

cout << 20 << " " << 1024 << endl;        //默认十进制格式
cout << oct << 20 << " " << 1024 << endl;    //八进制格式，只影响整型值。
cout << hex << 20 << " " << 1024 << endl;    //十六进制格式
cout << dec << 20 << " " << 1024 << endl;    //十进制格式
//输出如下：
//default:     20 1024
//octal:     24 2000
//hex:         14 400
//decimal:     20 1024

在输出中指出进制

cout << showbase;        //以为进制格式显示整型值，如0x12十六进制，014八进制
cout << 20 << " " << 1024 << endl;        //默认十进制格式
cout << oct << 20 << " " << 1024 << endl;    //八进制格式，只影响整型值。
cout << hex << 20 << " " << 1024 << endl;    //十六进制格式
cout << dec << 20 << " " << 1024 << endl;    //十进制格式
cout << noshowbase;        //恢复默认状态
//输出如下：
//default:     20   1024
//octal:     024  2000
//hex:         0x14 400
//decimal:     20      1024

控制浮点数格式

以多高精度（多少个数字）打印浮点值
数值是打印为十六进制、定点十进制还是科学记数法形式
对于没有小数部分的浮点值是否打印小数点

默认六位数字精度打印，如果没有小数，不打印小数点。

指定打印精度

cout << cout.precision();    //当前精度值
cout.precision(12);            //设置打印精度为12位数字。
cout << setprecision(3);    //设置打印精度为3。
/**********************************/
//返回当前精度值
cout << "Precision:" << cout.precision() << ", Value:" << sqrt(2.0) << endl;
cout.precision(12);    //将打印精度设置为12位数字
cout << "Precision: " << cout.precision() << ", Value : " << sqrt(2.0) << endl;
cout << setprecision(3);    //另一种设置精度的方法：setprecision操纵符
cout << "Precision: " << cout.precision() << ", Value: " << sqrt(2.0) << endl;
//输出结果如下：
Precision: 6 , Value : 1.41421
Precision: 12, Value : 1.41421356237
Precision: 3 , Value : 1.41

指定浮点数计数法

cout << 100*sqrt(2.0);
cout << scientific << 100*sqrt(2.0);
cout << fixed<< 100*sqrt(2.0);
cout << hexfloat << 100*sqrt(2.0);
cout << defaultfloat << 100*sqrt(2.0);
default_format: 141.421
scientific:     1.414214e+002
fixed decimal:     141.421356
hexadecimal:     0x1.1ad7bcp+7
use defaults:     141.421

打印小数点

cout << 10.0 << endl;         //打印 10
cout << showpoint << 10.0     //打印10.0000
<< noshowpoint << endl;     //恢复小数点的默认格式

输出空白（对齐）

int i = -16;
double d = 3.14159;
//补白第一列，使用检出中最小12个位置
cout<<"i:" << setw(12) << i << "next col" << '\n'
    <<"d:" << setw(12) << d << "next col" << '\n';
cout << left    //补白第一列，左对齐所有列
     << "i:" << setw(12) << i << "next col" << '\n'
     << "d:" << setw(12) << ct<< "next col "<< '\n'
     <<right;    //恢复正常对齐
cout << right        //补白第一列，右对齐所有列
      << "i:" << setw(12) << i << "next col" << '\n
      << "d:" << setw(12) << d << "next col" << '\n';
cout << internal    //补白第一列，但补在域的内部
      << "i:" << setw(12) << i << "next col" << '\n'
      << "d:" << setw(12) << d << "next col" << '\n';
cout << setfill('#')    //补白第一列，用＃作为补白宇符
      << "i:" << setw(12) << i << "next col" << '\n'
      << "d:" << setw(12) << d << "next col" << '\n'
      << setfill('');    //恢复正常的补白宇符
//输出结果如下。
i:             -16next col
d:         3.14159next col
i:-16            next col
d:3.14159        next col
i:             -16next col
d:         3.14159next col
i:-          16next col
d:         3.14159next col
i: -#########16next col
d: #####3.14159next col

非格式化IO操作

非格式化IO操作允许我们将一个流当作一个无解释的字节序列来处理。

单字节操作

每次一个字节地处理流，它们会读取而不是忽略空白符。

//文件尾标记：EOF，const型，在头文件cstdio中。
is.get(ch);        //从is读取下一个字节存入字符ch中，返回is
os.put(ch);        //将字符ch输出到os，返回os
is.get();        //将is的下一个字节作为int返回
                //返回int的原因：除了ANSCII字符外，还有返回文件尾标记。
                //char型放不下，所以改成int型。
                //字符值是先转unsigned char再转int。
is.unget();        //将is向后移动一个字节，从而最后读取的值又回到流中。返回is
is.putback(ch);    //特殊版的unget：将字符ch放回is，返回is
is.peek();        //将下一个字节作为int返回，但不从流中删除它
                //返回int的原因：除了ANSCII字符外，还有返回文件尾标记。
                //char型放不下，所以改成int型。
                //字符值是先转unsigned char再转int。
int    ch;        //使用一个int,而不是一个char来保存get()的返回值
char ch;    //错误！！永远读取下去，不会停止
while((ch = cin.get()) != EOF)
    cout.put(ch);    //循环读取并输出输入中的所有数据

多字节操作

is.get(cp, size, delim)
//    从is中读取最多size个字节到字符数组cp中
//    在以下情况下停止读取：
//        1、读取了size个字符
//        2、遇到分隔符delim，delim还在流中，不会保存到数组。
//      3、遇到文件尾
is.getline(cp, size, delim)
//      与上get类似，区别是会读取delim并丢弃。
is.read(cp, size)
//    读取最多size个字节，存入字符数组cp，返回is
is.gcount()
//    返回上一个非格式化读取操作从is读取的字节数。
//  应该在任何后续未格式化输入操作之前调用gcount。
//  如果在之前调用了peek 、unget或putback, 则gcount的返回值为0。
os.write(source, size)
//    将字符数组source中的size个字节写入os，返回os
is.ignore(size=1, delim=EOF)
//    读取并忽略最多size个字符，包括delim。

随机访问

比如首先读取最后一行，然后读取第一行。

为了支持随机访问，IO类型维护一个标记来确定下一个读写操作在哪里，标准库提供了一对函数，来将标记定位到指定位置，以及获取标记当前位置。

seek：定位到流中给定的位置
tell：获得当前位置

所有流都有这两个方法，但是不一定会做事。istream、ostream类型通常不支持随机访问，一般是fstream、sstream类型。

一个流中只有一个标记，没有区分读标记、写标记。由于只有单一的标记，因此只要我们在读写操作间切换，就必须进行seek来重定位标记。

注意，随机IO本质上是依赖于系统的。

//g：get输入流，p：put输出流
tellg()    //返回输入流标记位置，返回pos_type类型
tellp()    //返回输出流标记位置，返回pos_type类型
//标记重定位到指定的绝对地址
//pos：类型pos_type（机器相关）
seekg(pos)        //在is中将标记重定位到pos绝对地址
seekp(pos)        //在os中将标记重定位到pos绝对地址
//标记重定位到from之前、之后off个字符位置，
//off：类型off_type（机器相关），正数向前，负数向后
//from取值：
//• beg, 偏移量相对于流开始位置，如fstream::beg
//• cur, 偏移量相对于流当前位置
//• end, 偏移量相对于流结尾位置
seekp(off, from)
seekg(off, from)

操作示例

给定文件，内容如下：
abcd
efg
hi
j
我们要在此文件的末尾写入新的一行，这一行包含文件中每行的相对起始位置，别忽略了行末尾的换行符。
程序应该生成如下修改过的文件：
abcd
efg
hi
j
5 9 12 14
代码如下：
//思路：一行一行读取，获得每行长度，累加字节数就是下一行的起始位置，别漏了换行符。
int main(){
    //以读写方式打开文件，并定位到文件尾
    fstream inOut("copyOut", fstream::ate|fstream::in|fstream::out);
    if(!inOut){    //打开文件失败
        cerr << "Unabletoopenfile!" << endl;
        return EXIT_FAILURE;
    }
    //inOut以ate模式打开，因此一开始就定义到其文件尾
    auto end_mark = inOut.tellg();    //记住原文件尾位置
    inOut.seekg(0, fstream::beg);    //重定位到文件开始
    size_t cnt = 0;                    //字节数累加器
    string line;                    //保存输入中的每行
    //继续读取的条件：还未遇到错误且还在读取原数据
    while(inOut && inOut.tellg() != end_mark && getline(inOut, line)){
        cnt += line.size() + 1;            //加1表示换行符
        auto mark = inOut.tellg();        //记住读取位置
        inOut.seekp(0,fstream::end);    //将写标记移动到文件尾
        inOut << cnt;                    //捡出累计的长度
        if(mark != end_mark) inOut << " ";  //如果不是最后一行，打印一个分隔符
        inOut.seekg(mark);                //恢复读位置
    }               
    inOut.seekp(0, fstream::end);        //定位到文件尾
    inOut << "\n";                        //在文件尾输出一个换行符
    return 0;
}

管理输出缓冲

程序崩溃，输出缓冲不会刷新。
输出缓冲刷新的可能原因：

main函数return。
缓冲区满。
endl操纵符显式刷新。
unitbuf设置内部状态。
输出流关联到另一个流。标准库默认将cin、cerr关联cout，读cin导致cout刷新。

为什么要输出流和输入流关联？**
比如程序当前需要用户输入字符，很可能需要先给提示信息，那可以考虑cin触发cout将提示信息输出就能很好解决问题。所以这在交互式系统中很常见。
流关联关系：其他流对输出流是多对(1, 0)的关系。要么关联1个，要么没关联，输出流可以关联输出流。

cout << "hi! " << endl;     //输出hi+换行，然后刷新缓冲区
cout << "hi! " << flush;     //输出hi, 然后刷新缓冲区
cout << "hi!" << ends;         //输出hi+space，然后刷新缓冲区
//unitbuf理解起来就是只能缓冲一个的单元buf，就是相当于没有缓冲（每次都会触发刷新嘛）。
cout << unitbuf; //后续输出都立即刷新缓冲
cout << nounitbuf; //回到正常的缓冲方式
cin.tie(&cout);                      //cin默认关联了cout
ostream *old_tie = cin.tie(nullptr); //cin解关联，同时返回当前关联流
cin.tie(&cerr);                         //读取cin刷新cerr，这不是个好主意
cin.tie(old_tie);                     //重建cin和cout间的正常关联

fstream：文件IO

支持的操作

fstream fs;                //创建一个未绑定的文件流
fstream fs(s);            //默认模式打开ss可以是文件、string或C风格字符数组
fstream fs(s, mode);    //mode模式打开s，s同上
fs.open(s);                //打开并绑定s，s同上，返回void
fs.close();                //关闭绑定的文件 。 返回 void
fs.is_open();            //与fs关联的文件是否成功打开且尚未关闭
//*******************打开文件模式：mode
in        //读模式打开，只能(i)fstream流
out        //写模式打开，默认trunc，只能(o)fstream流
app        //append模式，默认指定out模式没trunc就可以这顶app
ate        //打开文件定位到末尾，任意流
trunc    //截断文件，就是定位到文件头，会覆盖原内容，只能在out模式下
binary    //二进制方式读、写，任意流

例子

ifstream in(ifile);            //默认in模式打开文件
ofstream out;                //输出文件流，未关联到任何文件
out.open("fuck1");             //默认out+trunc模式打开文件。失败，failbit置位
if(out){                    //打开后判断是个好习惯，good()返回true，goodbit置位
    out.open("fuck1");        //失败，一次只能绑定一个文件。
    out.close();            //再open一个之前，必须先close
    out.open("fuck2");        //默认out+trunc模式打开另一个文件
}
ofstream out("file1");                     //写模式并trunc截断
ofstream out2("file1", ofstream::out);     //同上
ofstream out3("file1", ofstream::out | ofstream::trunc);    //同上
ofstream app("file2", ofstream::app);     //写模式 + append
ofstream app2("file2", ofstream:: out | ofstream::app);    //同上
app2.close();    //open和close必须成双成对。
app2.open("file2", ofstream:: out | ofstream::app)

streamstream：string流

支持的操作

string s;
sstream strm;        //创建一个未绑定string的流
sstream strm(s);    //保存一个s的拷贝，此构造函数是explicit的 
strm.str();            //返回保存的string的拷贝
strm.str(s);        //s拷贝到strm中

例子

//文件target内容格式如下：名字后面接一个或多个电话号码
//morgan 2015552368 8625550123
//drew 9735550130
//lee 6095550132 2015550175 8005550000
//检查valid检查每个电话号码，分别输出正确的、错误的电话号码。
string tempLine, tempName, tempPhoneNo;
ifstream file("target");    //打开文件
while(getline(file, tempLine)){        //打开失败或者到达结尾，循环都会结束
    istringstream is(tempLine);        //读取一行
    ostringstream phoneOK, phoneBad
    is >> tempName;                    //名字
    while(is >> tempPhoneNo){
        phoneNoOK << tempName << ":";
        phoneNoBad << tempName << ":"
        if(valid(tempPhoneNo)){
            phoneNoOK << tempPhoneNo << " ";
        }
        else phoneNoBad << tempPhoneNo << " ";
    }
    cout << phoneNoOK.str() << endl;    //输出这个名字全部正确的号码
    cout << phoneNoBad.str() << endl;    //输出这个名字全部错误的号码
}
file.close();

计算机科学

C _IO库

IO类

条件状态

格式化IO操作

IO中的操纵符

控制bool值格式

控制整型格式

在输出中指出进制

控制浮点数格式

指定打印精度

指定浮点数计数法

打印小数点

输出空白（对齐）

非格式化IO操作

单字节操作

多字节操作

随机访问

操作示例

管理输出缓冲

fstream：文件IO

支持的操作

例子

streamstream：string流

支持的操作

例子