IO流

1. IO流的概念

  • C++将数据的输入输出看作是字节序列的波动
  • 输入是字节序列从设备（如键盘，磁盘）流向内存
  • 输出是字节序列从内存流向设备（如屏幕，磁盘）

2. 标准IO流

2.1. 标准IO流对象

  • 头文件中预定义了3个标准IO流对象

    2.1.1. cin

  • 标准输入流对象，类型为istream，关联到标准输入设备，一般是键盘

    2.1.2. cout

  • 标准输出流对象，类型为ostream，关联到标准输出设备，一般是屏幕可以重定向，有缓冲

    2.1.3. cerr

  • 标准错误流对象，类型为ostream，关联到标准错误设备，一般是屏幕不可重定向，无缓冲。

  • 重用于输出程序的错误信息

    2.1.4. 示例代码

    ```cpp

    include

    using namespace std;

int main(){ int n; cout << “请输入一个整数： “ << endl; cin >> n; cerr << “cerr can not be redirected” << endl; // 不能重定向 cout << “cout can be redirected” << endl; // 可以重定向

  1. cerr << "hello cerr"; // 无缓冲
  2. cout << "hello cout"; // 有缓冲
  3. cin >> n; // 输入语句会刷新输出缓冲区
  4. while(1){
  5.     ;
  6. }
  8. return 0;

}

  1. <a name="mdCx2"></a>
  2. ## 2.2. 缓冲区
  3. <a name="pHjPv"></a>
  4. ### 2.2.1. 概念
  6. - 为了提高输入输出效率，标准IO流使用缓冲区技术。
  7. - 缓冲区是用来临时存储输入或者输出的数据的一块内存。
  8. <a name="DXpD8"></a>
  9. ### 2.2.2. 标准输入缓冲区
  11. - 从键盘输入的数据首先进入输入缓冲区。
  12. - 键盘->输入缓冲区->变量内存
  13. - 在刷新缓冲区前，用户有机会更正之前的输入
  14. - 刷新输入缓冲区时，所有数据从缓冲区流入到变量
  15. - 用户输入回车键可以刷新输入缓冲区
  16. <a name="JKwz0"></a>
  17. ### 2.2.3. 标准输出缓冲区
  19. - 输出到屏幕的数据首先进入输出缓冲区
  20. - 变量->输出缓冲区->屏幕
  21. - 刷新缓冲区时，数据从输出缓冲区流入到屏幕
  22. - 标准输出缓冲区刷新的条件(符合以下其一即可)：
  23.    - 缓冲区满时    //缓冲区的大小一般为512字节的整数倍
  24.    - 输出控制符endl或者flush时
  25.    - 程序执行到输入语句时
  26.    - 程序执行完毕时
  27. <a name="YKcFe"></a>
  28. ## 2.3. 输入流
  29. <a name="BU89q"></a>
  30. ### 2.3.1. 格式化输入
  32. - cin使用提取运算符operator>>()从输入缓冲区中提取字符序列，转换成指导类型的数据存入变量，称为格式化输入。
  33. - istream针对各种基本类型重载了operator>>()，因此可以将字符序列转换成各种基本类型的数据
  34. - operator>>()提取并丢弃有效字符前面的空白字符（空格，制表符，换行符）
  35. - operator>>()遇到有效字符后面的空白字符(空格，制表符，换行符)时结束输入
  36. <a name="YXgVD"></a>
  37. ### 2.3.2. 非格式化输入
  39. - istream的某些输入函数会读取缓冲区中的所有字符，不忽略空白字符，也不进行类型转换，称为非格式化输入。
  40. - int  get(void)    //提取一个字符，返回ascii码
  41.    - eg:   `int charval = cin.get();`
  42. - istream&   get(char ch)     //将字符存到ch中
  43.    - eg:   `cin.get(ch);`
  44. - istream&   get(char* buf, int n, char end = '\n');        //最多读取n-1个字符到buf中，并在结尾添加'\n'，将行分隔符end留在缓冲区中
  45.    - eg:  `char test[32] = {0};   cin.get(test, 32, '\n');`
  46. <a name="JapX2"></a>
  47. ### 2.3.3. 非正常输入
  49. - 非正常输入会使输入函数返回，并导致输入流进入错误状态
  50. - 输入流进入错误状态后将对后面的输入关闭，直到状态恢复正常
  51. - 输入流关闭后，非正常输入的数据任然留在缓冲区中
  52. - 非正常输入的种类及其判断：
  53.    - 文件结束EOF，cin.eof()返回true
  54.    - 与预期类型不一致的字符，(cin.fail()&&!cin.eof())返回true
  55.    - 其他情况，cin.bad()返回true
  56. - 对非正常输入的处理：
  57.    - 判断非正常输入的种类
  58.    - 使用cin.clear()恢复流的状态至正常
  59.    - 使用cin.ignore()清除缓冲区中的非正常数据
  60. <a name="qUYPN"></a>
  61. ### 2.3.4. 示例代码
  62. ```cpp
  63. #include <iostream>
  64. using namespace std;
  66. int main(){
  67.     /*
  68.     // 格式化输入
  69.     int n;
  70.     cin >> n;
  71.     cout << n << endl;
  73.     string str;
  74.     cin >> str;
  75.     cout << str << endl;
  76.     */
  78.     /*
  79.     // 非格式化输入
  80.     int ch = cin.get();
  81.     cout << "ch = " << ch << endl;
  83.     char ch1 = 0;
  84.     cin.get(ch1);
  85.     cout << "ch1 = " << (int)ch1 << endl;
  86.     //cout << (int)'\n' << endl;
  88.     char arrch[32] = {0};
  89.     cin.get(arrch, 32, '\n');
  90.     cout << "你输入字符串是: " << arrch << endl;
  91.     */
  93.     // 非正常输入的处理
  94.     int num = 0;
  95.     while(1){
  96.         cout << "请输入一个整数" << endl;
  97.         cin >> num;
  98.         if(cin.fail() && !cin.eof()){
  99.             cin.clear();
  100.             cin.ignore(1024, '\n');
  101.             cin >> num;
  102.         }
  103.         cout << "你输入的数字num是： " << num << endl;
  104.     }
  106.     return 0;
  107. }

2.4. 输出流

2.4.1. 概念

  • cout使用插入运算符<< 将变量中的数据转换成字符序列，插入到输出缓冲区。

    2.4.2. 默认的输出格式

  • 对于可打印的char,显示一个字符

  • 对于字符串，显示字符串包含的所有字符。
  • 对于整型数值，以十进制形式显示

  • 对于浮点数值，显示六位有效数字，末尾的0不显示

    2.4.3. 控制输出格式

  • 可以使用IO操作符控制输出格式

  • IO操作符的头文件包括和
  • 常用IO操纵符: | std::setprecision(n) | 控制精度，有效数字个数 | | —- | —- | | std::setw(w) | 设置输出宽度 | | std::setfill(c) | 设置填充字符 | | std::boolalpha | 以字母格式输出true和false | | std::noboolalpha | 不以字母格式输出true和false | | std::showpos | 显示正号“+” | | std::noshowpos | 不显示正号“+” | | std::left | 输出时左对齐 | | std::right | 输出时右对齐 | | std::dec | 以十进制输出数字 | | std::hex | 以十六进制输出数字 | | std::oct | 以八进制输出数字 | | std::showbase | 显示0x或者0 | | std::noshowbase | 不显示0x或者0 | | std::endl | 输出换行符并刷新输出缓冲区 |

2.4.4. 示例代码

  1. #include <iostream>
  2. #include <iomanip>
  3. using namespace std;
  5. int main(){
  6.     // 默认格式
  7.     cout << 'a' << endl;
  8.     cout << "hello" << endl;
  9.     cout << 123 << endl;
  10.     cout << 3.141592653579 << endl;
  12.     // 格式控制
  13.     cout << setprecision(5) << 3.141592653579 << endl;
  14.     cout << setw(5) << setfill('*') << 123 << endl;
  15.     cout << boolalpha << true << endl;
  16.     cout << noboolalpha << false << endl;
  17.     cout << showpos << 17 << endl;
  18.     cout << noshowpos << 17 << endl;
  19.     cout << left << setw(5) << setfill('*') << 123 << endl;
  20.     cout << hex << showbase << 17 << endl;
  21.     return 0;
  22. }