I/O流的概念

程序的输入指的是从输入文件将数据传送给程序，程序的输出指的是从程序将数据传送给输出文件。

C++输入输出包含以下三个方面的内容:
对系统指定的标准设备的输入和输出。即从键盘输入数据，输出到显示器屏 幕。这种输入输出称为标准的输入输出，简称标准I/O。

以外存磁盘文件为对象进行输入和输出，即从磁盘文件输入数据，数据输出 到磁盘文件。以外存文件为对象的输入输出称为文件的输入输出，简称文件I/ O。

对内存中指定的空间进行输入和输出。通常指定一个字符数组作为存储空间 (实际上可以利用该空间存储任何信息)。这种输入和输出称为字符串输入输 出，简称串I/O。

C++的I/O对C的发展--类型安全和可扩展性
在C语言中，用printf和scanf进行输入输出，往往不能保证所输入输出的数据是可靠的安全的。
在C++的输入输出中，编译系统对数据类型进行严格的 检查，凡是类型不正确的数据都不可能通过编译。因此C++的I/O操作是类型安 全(type safe)的。C++的I/O操作是可扩展的，不仅可以用来输入输出标准类型的 数据，也可以用于用户自定义类型的数据。
C++通过I/O类库来实现丰富的I/O功能。这样使C++的输人输出明显地优于 C 语言中的printf和scanf，但是也为之付出了代价，C++的I/O系统变得比较复杂，要掌握许多细节。

IO库中的常用流类

标准I/O流

标准I/O对象:cin，cout，cerr，clog

cout流对象
cout是console output的缩写，意为在控制台(终端显示器)的输出。强调几点。

1. cout不是C++预定义的关键字，它是ostream流类的对象，在iostream中定义。 顾名思义，流是流动的数据，cout流是流向显示器的数据。cout流中的数据是用流插入运算符“<<”顺序加入的。
   2)用“ccmt<<”输出基本类型的数据时，可以不必考虑数据是什么类型，系统会判断数据的类型，并根据其类型选择调用与之匹配的运算符重 载函数。这个过程都是自动的，用户不必干预。如果在C语言中用prinf函数输出不同类型的数据，必须分别指定相应的输出格式符，十分麻烦，而且容易出 错。C++ 的I/O机制对用户来说，显然是方便而安全的。
2. cout流在内存中对应开辟了一个缓冲区，用来存放流中的数据，当向cout 流插 人一个endl时，不论缓冲区是否已满，都立即输出流中所有数据，然后插入一个换行符， 并刷新流(清空缓冲区)。注意如果插人一个换行符”\n“(如 cout<<a<<"\n")，则只输出和换行，而不刷新cout 流(但并不是所有编译系 统都体现出这一区别)。
3. 在iostream中只对"<<"和">>"运算符用于标准类型数据的输入输出进行了 重载，但未对用户声明的类型数据的输入输出 进行重载。如果用户声明了新的类型，并希望用”<<"和">>"运算符对其进行输入输出，按照重运算符重载来做。

cerr流对象
cerr流对象是标准错误流，cerr流已被指定为与显示器关联。cerr的作用是向标准错误设备(standard error device)输出有关出错信息。cerr与标准输出流 cout的作用和用法差不多。但有一点不同:cout流通常是传送到显示器输出，但也可以被重定向 输出到磁盘文件，而cerr流中的信息只能在显示器输出。当调试程序时，往往不希望程序运行时的出错信息被送到其他文件，而要求在显 示器上及时输出，这时应该用cerr。cerr流中的信息是用户根据需要指定的 。

clog流对象
clog流对象也是标准错误流，它是console log的缩写。它的作用和cerr相同， 都是在终端显示器上显示出错信息。区别:cerr是不经过缓冲区，直接向显示 器上输出有关信息，而clog中的信息存放在缓冲区中，缓冲区满后或遇endl时 向显示器输出。

标准输入流

标准输入流对象cin，重点掌握的函数
cin.get() //一次只能读取一个字符 如 char a=cin.get(); 备注：会接受\n
cin.get(一个参数) //读一个字符 如cin.get(a);
cin.get(三个参数) //可以读字符串 如cin.get(buf,256); 读256个字符,第三个参数是结束符，默认是换行符
cin.get() 支持链式编程。　即cin.get(a).get(b)

cin.getline() //读取一行数据，不会读换行符

cin.ignore() ：
cin.ignore() 忽略一个字符
cin.ignore(num) 忽略num个字符
cin.ignore(num,'a') 忽略num个字符,若遇到‘a'就提前结束
它的一个常用功能就是用来清除以回车结束的输入缓冲区的内容，消除上一次输入对下一次输入的影响。例如可以这么用，cin.ignore(1024, '\n')，通常把第一个参数设置得足够大，这样实际上是为了只有第二个参数 '\n' 起作用，所以这一句就是把回车（包括回车）之前的所以字符从输入缓冲流中清除出去。

它的一个常用功能就是用来清除以回车结束的输入缓冲区的内容，消除上一次输入对下一次输入的影响。例如可以这么用，cin.ignore(1024, '\n')，通常把第一个参数设置得足够大，这样实际上是为了只有第二个参数 '\n' 起作用，所以这一句就是把回车（包括回车）之前的所以字符从输入缓冲流中清除出去。

cin.peek() //看输入缓冲区中的第一个字符，返回第一个字符但不取走，如果缓冲区空，会阻塞，并要求往缓冲区输入字符。

cin.putback() ：
cin.putback() 可以和cin.get()一起使用。cin.get()是从输入缓冲区拿一个字符，cin.putback()是放回缓冲区一个字符。
cin.width(num)//输入的宽度为num，但没输入一次需要再写一次cin.width(num)，确保每次都是输入宽度为num

标准输出流

备注：
一般cout输出的话，有两种情况：1.刷新缓存区 2.缓存区满的时候

但是一般情况下，不加endl大多数情况下，也能正常输出，是因为在系统较为空闲时候，会查看缓存区的内容，如果发现新的内容，便进行输出。但是 你并不清楚，系统什么时候输出，什么时候不输出，与系统自身的运行状况有关。而刷新缓存区，是强制性的，绝对性的输出。不取决于系统运行状况。

标准输出流对象
cout.flush()
cout.put()
cout.write()
cout.width()
cout.fill()
cout.setf(标记):

操作符、控制符
flush
endl
oct
dec
hex
setbase
setw
setfill
setprecision

cout.flush() //刷新缓冲区
cout.put() //输出一个字符，支持链式编程
cout.write(两个参数);//输出字符串
如：cout.write("abc",3); 第二个参数是长度
cout.width(num) //输出的字符串宽度为num,不足的默认用" "补充，默认右对齐，字符串超过num的话就相当于直接输出字符串，而且cout.width只影响下一个输出

cout.fill();
成员函数fill()可以用来改变填充的字符，比如cout.fill(‘')，使用填充空白部分。
但是千万要注意：fill函数在设置后将一直有效，除非被重新设定。这一点与width()十分不同。width只影响他设置后的下一个输出，再下一个字段输出后，后继的字段被恢复为默认值0.
而且cout.fill('')会返回设置''之前的fill字符' '

cout.setf(标记):
cout.unsetf(ios::dec)//卸载当前默认的十进制输出
cout.setf(ios::oct) //八进制输出
cout.setf(ios::setbase) //输出八进制和十六进制常量的前缀
要先卸载了再安装才有效

通过控制符的方式：

输入输出流控制符

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;
int main() {
    int a;
    cout<<"input a:";
    cin>>a;
    cout<<"dec:"<<dec<<a<<endl; //以十进制形式输出整数 
    cout<<"hex:"<<hex<<a<<endl; //以十六进制形式输出整数a 
    cout<<"oct:"<<setbase(8)<<a<<endl; //以八进制形式输出整数a
    const char *pt="China"; //pt指向字符串"China"
    cout<<setw(10)<<pt<<endl; //指定域宽为,输出字符串 
    cout<<setfill('*')<<setw(10)<<pt<<endl; //指定域宽,输出字符串,空白处以'*'填充 
    double pi=22.0/7.0; //计算pi值
//按指数形式输出,8位小数
    cout<<setiosflags(ios::scientific)<<setprecision(8);
    cout<<"pi="<<pi<<endl; //输出pi值 
    cout<<"pi="<<setprecision(4)<<pi<<endl; //改为4位小数
    return 0; 
}

文件操作

和文件有关系的输入输出类主要在fstream.h这个头文件中被定义，在这 个头文件中主要被定义了三个类，由这三个类控制对文件的各种输入输出操 作， 他们分别是ifstream、ofstream、fstream，其中fstream类是由iostream类 派生而来，他们之间的继承关系见下图所示。

屏幕快照 2020-02-08 上午1.23.00.png

由于文件设备并不像显示器屏幕与键盘那样是标准默认设备，所以它在 fstream.h头文件中是没有像cout那样预先定义的全局对象，所以我们必须自己 定义一个该类的对象。

打开文件

打开文件是指在文件读写之前做必要的准备工作，包括:
1)为文件流对象和指定的磁盘文件建立关联，以便使文件流流向指定的磁盘 文件。
2)指定文件的工作方式，如，该文件是作为输入文件还是输出文件，是ASCII 文件还是二进制文件等。
以上工作可以通过两种不同的方法实现。

1. 调用文件流的成员函数open。如
   ofstream outfile; //定义ofstream类(输出文件流类)对象outfile outfile.open("f1.dat",ios::out); //使文件流与f1.dat文件建立关联
   调用成员函数open的一般形式为:
   文件流对象.open(磁盘文件名, 输入输出方式);
   磁盘文件名可以包括路径，如"c:\new\f1.dat"，如缺省路径，则默认为当 前目录下的文件。

2. 在定义文件流对象时指定参数
   在声明文件流类时定义了带参数的构造函数，其中包含了打开磁盘文件
   的功能。因此，可以在定义文件流对象时指定参数，调用文件流类的构造函数
   来实现打开文件的功能。
   如：ostream outfile("f1.dat",ios::out); 一般多用此形式，比较方便。作用与 open函数相同。
   输入输出方式是在ios类中定义的，它们是枚举常量，有多种选择
   见下表：

   
   
   文件输入输出方式设置值

几点说明:

1. 新版本的I/O类库中不提供ios::nocreate和ios::noreplace。

2. 每一个打开的文件都有一个文件指针，该指针的初始位置由I/O方式指定， 每次读写都从文件指针的当前位置开始。每读入一个字节，指针就后移一个字 节。当文 件指针移到最后，就会遇到文件结束EOF(文件结束符也占一个字节， 其值为-1)，此时流对象的成员函数eof的值为非0值(一般设为1)，表示文件结 束 了。

3. 可以用“位或”运算符“|”对输入输出方式进行组合，如表13.6中最后3行 所示那样。还可以举出下面一些例子:
   ios::in | ios:: noreplace //打开一个输入文件，若文件不存在则返回打开失 败的信息
   ios::app | ios::nocreate //打开一个输出文件，在文件尾接着写数据，若文件不存在，则返回打开失败的信息
   ios::out l ios::noreplace //打开一个新文件作为输出文件，如果文件已存 在则返回打开失败的信息
   ios::in l ios::out I ios::binary //打开一个二进制文件，可读可写

但不能组合互相排斥的方式，如 ios::nocreate l ios::noreplace。

4. 如果打开操作失败，open函数的返回值为0(假)，如果是用调用构造函数的 方式打开文件的，则流对象的值为0。可以据此测试打开是否成功。如 if(outfile.open("f1.bat", ios::app) ==0)
   cout <<"open error";
   或
   if( !outfile.open("f1.bat", ios::app) )
   cout <<"open error";

关闭文件

在对已打开的磁盘文件的读写操作完成后，应关闭该文件。关闭文件用成员函数close。如
outfile.close( ); //将输出文件流所关联的磁盘文件关闭所谓关闭，实际上是解除该磁盘文件与文件流的关联，原来设置的工作方式也失效，这样，就不能再通过文件流对该文件进行输入或输出。此时可以将文件流与其他磁盘文件建立关联，通过文件流对新的文件进行输入或输出。

C++对ASCII文件的读写操作

如果文件的每一个字节中均以ASCII代码形式存放数据,即一个字节存放一 个字符,这个文件就是ASCII文件(或称字符文件)。程序可以从ASCII文件中读入若 干个字符,也可以向它输出一些字符。

1. 用流插入运算符“<<”和流提取运算符“>>”输入输出标准类型的数据。“<<” 和“ >>”都巳在iostream中被重载为能用于ostream和istream类对象的标准类型的 输入输出。由于ifstream和 ofstream分别是ostream和istream类的派生类;因此 它们从ostream和istream类继承了公用的重载函数，所以在对磁盘文件的操作 中，可以通过文件流对象和流插入运算符“<<”及 流提取运算符“>>”实现对磁盘 文件的读写，如同用cin、cout和<<、>>对标准设备进行读写一样。
2. 用文件流的put、get、geiline等成员函数进行字符的输入输出，:用C++ 流成员函数put输出单个字符、C++ get()函数读入一个字符和C++ getline()函数读 入一行字符。

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
int main(void)
{
    char* fname = "/Users/eric/Documents/VS Program/Test2/data.txt";
    ofstream fout(fname, ios::app); //建立一个输出流对象 和文件关联; 
if (!fout)
{
    cout << "打开 件失败" << endl;
    return 0;
}
    fout << "hello....111" << endl;
    fout << "hello....222" << endl;
    fout << "hello....333" << endl;
    fout.close();
//读文件
ifstream fin(fname); //建立一个输人流对象 和文件关联 
char ch;
    while (fin.get(ch))
    {
    cout <<ch ;
    }
    fin.close();
    return 0; 
}

C++对二进制文件的读写操作

可以将类对象以二进制形式存入文本中，但从文本中取出也是需要以二进制形式

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
class Teacher
{
    public:
        Teacher()
        {
            age = 33;
            strcpy(name, "");
        }
        Teacher(int _age,const char *_name)
        {
            age = _age;
            strcpy(name, _name);
        }
        void printT()
        {
            cout << "age:" << age << "name:" << name <<endl;
        }
    protected:
    private:
        int  age;
        char name[32];
};
int main() {
    const char* fname = "./11a.dat";
    ofstream fout(fname, ios::binary); //建一个输出流对象 和文件关联; 
    if (!fout)
    {
        cout << "打开文件失败" << endl;
        return -1; 
    }
    Teacher t1(31, "t31");
    Teacher t2(32, "t32");
    fout.write((char *)&t1, sizeof(Teacher));
    fout.write((char *)&t2, sizeof(Teacher));
    fout.close();
//文件
    ifstream fin(fname); //建一个输入流对象 和文件关联 
    Teacher tmp;
    fin.read( (char*)&tmp,sizeof(Teacher) );
    tmp.printT();
    fin.read( (char*)&tmp,sizeof(Teacher) );
    tmp.printT();
    fin.close();
    return 0; 
}