C++输入流和输出流 超级详细

时间：2022-06-28 01:49:22

1、简单介绍

C++ 又可以称为“带类的 C”，即可以理解为 C++ 是 C 语言的基础上增加了面向对象（类和对象）。在此基础上，学过 C 语言的读者应该知道，它有一整套完成数据读写（I/O）的解决方案：

使用 scanf() 、gets() 等函数从键盘读取数据，使用 printf() 、puts() 等函数向屏幕上输出数据；
使用 fscanf() 、fgets() 等函数读取文件中的数据，使用 fprintf() 、fputs() 等函数向文件中写入数据。

要知道，C 语言的这套 I/O 解决方案也适用于 C++ 程序，但 C++ 并没有“偷懒”，它自己独立开发了一套全新的 I/O 解决方案，其中就包含大家一直使用的 cin 和 cout。前面章节中，我们一直在用 cin 接收从键盘输入的数据，用 cout 向屏幕上输出数据（这 2 个过程又统称为“标准 I/O”）。除此之外，C++ 也对从文件中读取数据和向文件中写入数据做了支持（统称为“文件 I/O”）。

本质上来说，C++ 的这套 I/O 解决方案就是一个包含很多类的类库（作为 C++ 标准库的组成部分），这些类常被称为“流类”。
C++ 的开发者认为数据输入和输出的过程也是数据传输的过程，数据像水一样从一个地方流动到另一个地方，所以 C++ 中将此过程称为“流”，实现此过程的类称为“流类”。

下图展示了 C++ 中用于实现数据输入和输出的这些流类以及它们之间的关系：

C++类库中的流类：

C++输入流和输出流 超级详细

其中，图中的箭头代表各个类之间的派生关系。比如，ios 是所有流类的基类，它派生出 istream 和 ostream。特别需要指出的是，为了避免多继承的二义性，从 ios 派生出 istream 和 ostream 时，均使用了 virtual 关键字（虚继承）。

上图 中这些流类各自的功能分别为：

  • istream：常用于接收从键盘输入的数据；
  • ostream：常用于将数据输出到屏幕上；
  • ifstream：用于读取文件中的数据；
  • ofstream：用于向文件中写入数据；
  • iostream：继承自 istream 和 ostream 类，因为该类的功能兼两者于一身，既能用于输入，也能用于输出；
  • fstream：兼 ifstream 和 ofstream 类功能于一身，既能读取文件中的数据，又能向文件中写入数据。

本章仅讲解实现标准 I/O 操作的 istream、ostream 和 iostream 类，有关实现文件 I/O 操作的流类放到后续章节讲解。

2、C++输入流和输出流

在前面章节的学习中，只要涉及输入或者输出数据，我们立马想到的就是 cin 和 cout。其实，cin 就是 istream 类的对象，cout 是 ostream 类的对象，它们都声明在 <iostream> 头文件中，这也解释了“为什么在 C++ 程序中引入 <iostream> 就可以使用 cin 和 cout”（当然使用 cin 和 cout，还需要声明 std 命名空间）。

除此之外，<iostream> 头文件中还声明有 2 个 ostream 类对象，分别为 cerr 和 clog。它们的用法和 cout 完全一样，但 cerr 常用来输出警告和错误信息给程序的使用者，clog 常用来输出程序执行过程中的日志信息（此部分信息只有程序开发者看得到，不需要对普通用户公开）。

cout、cerr 和 clog 之间的区别如下：

  1. cout 除了可以将数据输出到屏幕上，通过重定向（后续会讲），还可以实现将数据输出到指定文件中；而 cerr 和 clog 都不支持重定向，它们只能将数据输出到屏幕上；
  2. cout 和 clog 都设有缓冲区，即它们在输出数据时，会先将要数据放到缓冲区，等缓冲区满或者手动换行（使用换行符 '\n' 或者 endl）时，才会将数据全部显示到屏幕上；而 cerr 则不设缓冲区，它会直接将数据输出到屏幕上。

除了以上 2 点特性上的不同之外，cerr、clog 和 cout 没有任何不同。之所以我们常用 cout，是因为 cerr 和 clog 有各自不同的适用场景。以 cerr 为例，一旦程序某处使用 cerr 输出数据，我们自然而然地会认为此处输出的是警告或者错误信息。

值得一提的是，类似 cin、cout、cerr 和 clog 这样，它们都是 C++ 标准库的开发者创建好的，可以直接拿来使用，这种在 C++ 中提前创建好的对象称为内置对象。实际上，<iostream> 头文件中还声明有处理宽字符的 4 个内置对象，分别为 wcin、wcout、wcerr 以及 wclog，由于不是本节重点，这里不再对它们做详细讲解。

如下程序演示了 cin、cout、cerr 和 clog 的基本用法：

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#include <iostream>
#include <string>
int main() {
    std::string url;
    std::cin >> url;
    std::cout << "cout：" << url << std::endl;
    std::cerr << "cerr：" << url << std::endl;
    std::clog << "clog：" << url << std::endl;
    return 0;
}

程序执行结果为：

http://c.biancheng.net
cout：http://c.biancheng.net
cerr：http://c.biancheng.net
clog：http://c.biancheng.net

注意：此程序中并没有考虑 cerr 和 clog 各自特有的含义，这里仅是为了演示 cerr 和 clog 的基础用法，不建议读者这样使用。另外，如果程序中 std 命名空间提前声明，则所有的 std:: 可以省略。

它们的用法远不止此，istream 和 ostream 类提供了很多实用的函数，cin、cout、cerr 和 clog 作为类对象，当然也能调用。

表 1 罗列了 cin 对象常用的一些成员方法以及它们的功能：

表 1 C++ cin 输入流对象常用成员方法

 

成员方法名 功能
getline(str,n,ch) 从输入流中接收 n-1 个字符给 str 变量，当遇到指定 ch 字符时会停止读取，默认情况下 ch 为 '\0'。
get() 从输入流中读取一个字符，同时该字符会从输入流中消失。
gcount()  返回上次从输入流提取出的字符个数，该函数常和 get()、getline()、ignore()、peek()、read()、readsome()、putback() 和 unget() 联用。
peek() 返回输入流中的第一个字符，但并不是提取该字符。
putback(c)  将字符 c 置入输入流（缓冲区）。
ignore(n,ch) 从输入流中逐个提取字符，但提取出的字符被忽略，不被使用，直至提取出 n 个字符，或者当前读取的字符为 ch。
operator>> 重载 >> 运算符，用于读取指定类型的数据，并返回输入流对象本身。

 

表 2 罗列了 cout、cerr 和 clog 对象常用的一些成员方法以及它们的功能：

 表 2 C++ cout 输出流对象常用成员方法

 

成员方法名 功能
put() 输出单个字符。
write() 输出指定的字符串。
tellp() 用于获取当前输出流指针的位置。
seekp() 设置输出流指针的位置。
flush() 刷新输出流缓冲区。
operator<< 重载 << 运算符，使其用于输出其后指定类型的数据。

 

举个例子：

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#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    char url[30] = {0};
    //读取一行字符串
    cin.getline(url, 30);
    //输出上一条语句读取字符串的个数
    cout << "读取了 "<<cin.gcount()<<" 个字符" << endl;
    //输出 url 数组存储的字符串
    cout.write(url, 30);
    return 0;
}

程序执行结果为：

http://c.biancheng.net
读取了 23 个字符
http://c.biancheng.net

注意：表 1 和表 2 中仅罗列了 istream 和 ostream 类中常用的一些成员方法，关于这些方法的具体用法，后续章节会做详细介绍。

到此这篇关于C++输入流和输出流 超级详细的文章就介绍到这了,更多相关C++输入流和输出流内容请搜索服务器之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持服务器之家！

原文链接：http://c.biancheng.net/view/7559.html

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