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1 流和流类库
1.1 流的概念
程序输入：将数据从输入文件传送给程序。
程序输出：将数据从程序传送给输出文件。
C++的输入与输出：
（1）标准I/O： 对系统指定标准设备的输入和输出，即从键盘输入数据，将数据输出至显示器屏幕，称为标准的输入输出。
（2）文件I/O：以外存磁盘文件为对象的输入和输出，即从磁盘文件输入数据，将数据输出至磁盘文件，称为文件的输入输出。
（3）串I/O： 对内存指定空间的输入和输出，通常指定1个字符数组作为存储空间，称为字符串的输入输出。
1.2 流的类库
C++提供强大的I/O流类库，实现标准I/O、文件I/O和串I/O等3种输入输出。
| 流的种类 | 类名 | 作用 | 声明的头文件 |
|---|---|---|---|
| 流的顶层基类 | ios | 抽象基类 | iostream |
| 标准I/O | istream ostream iostream |
标准输入流和其它输入流的基类 标准输出流和其它输出流的基类 标准输入输出流和其它输入输出流的基类 |
iostream |
| 文件I/O | ifstream ofstream fstream |
输入文件流类 输出文件流类 输入输出文件流类 |
fstream |
| 串I/O | istrstream ostrstream strstream |
输入字符串流类 输出字符串流类 输入输出字符串流类 |
strstream |
C++ I/O流类的层次结构：
注：
iostream类分别继承istream类和ostream类，构成菱形/钻石继承关系。
通过虚继承（虚基类指针vbptr、虚基类表vbtable）解决菱形继承中的二义性。
2 标准输入流（istream）
标准输入流对象cin的成员函数：
（1）get()：每次只从输入缓冲区读取单个字符（包括换行符）。
函数原型：int get();
（2）get(1个参数)：每次只从输入缓冲区读取单个字符（包括换行符）。
函数原型：istream& get(char &ch);
参数：
ch：从输入缓冲区读取1个字符后，用于存储的字符变量。
注：
get()和get(1个参数)功能完全相同，仅调用方式不同。
（3）get(2个参数)：从输入缓冲区读取1行（字符串），并存储至字符数组中，且不清空输入缓冲区。【遗留Enter的换行符】
函数原型：istream& get(char* buffer, streamsize count);
参数：
①buffer：从输入缓冲区读取字符串后，用于存储的字符数组；
②count：字符数组的最大长度。
注：从输入缓冲区读取的字符串存入buffer字符数组中，但换行符
\n仍遗留在输入缓冲区中。
解决方法：可使用cin.get(ch)读取输入缓冲区中遗留的换行符。
例：
char buffer[1024];
cin.get(buffer, sizeof(buffer));
（4）getline(2个参数)：从输入缓冲区读取1行（字符串），并存储至字符数组中，且清空输入缓冲区。【自动舍弃Enter的换行符】
函数原型：istream& getline(char* buffer, streamsize count);
参数：
①buffer：从输入缓冲区读取字符串后，用于存储的字符数组；
②count：字符数组的最大长度。
注：从输入缓冲区读取的字符串存入buffer字符数组中，且换行符
\n不会遗留在输入缓冲区中，被自动舍弃。
例：
char buffer[1024];
cin.getline(buffer, sizeof(buffer));
（5）ignore()：忽略输入缓冲区的1个字符。
ignore(int n)：忽略输入缓冲区的多个字符。
（6）peek()：从输入缓冲区观测并返回1个字符，不从输入缓冲区取走字符。
（7）putback()：将字符放回输入缓冲区的起始位置。
示例：输入流对象cin的成员函数
#include <iostream>
using namespace std;
//get():每次只从输入缓冲区读取单个字符（包括换行符）
void func1() {
//键盘依次输入：qw(Enter回车)
//控制台打印：（1）ch = q （2）ch = w （3）ch = （4）阻塞：等待下一次输入
char ch;
ch = cin.get();
cout << "ch = " << ch << endl;
ch = cin.get();
cout << "ch = " << ch << endl;
ch = cin.get();
cout << "ch = " << ch << endl;
ch = cin.get();
cout << "ch = " << ch << endl;
}
//get(1个参数)：每次只从输入缓冲区读取单个字符（包括换行符）
//`get()`和`get(1个参数)`功能完全相同，仅调用方式不同。
void func2() {
//键盘依次输入：qw(Enter回车)
//控制台打印：（1）ch = q （2）ch = w （3）ch = （4）阻塞：等待下一次输入
char ch;
cin.get(ch);
cout << "ch = " << ch << endl;
cin.get(ch);
cout << "ch = " << ch << endl;
cin.get(ch);
cout << "ch = " << ch << endl;
cin.get(ch);
cout << "ch = " << ch << endl;
}
//get(2个参数)：从输入缓冲区读取1行（字符串），并存储至字符数组中，且不清空输入缓冲区。【遗留Enter的换行符】
void func3() {
//初始化字符数组
char buffer[1024] = {
0 };
cin.get(buffer, sizeof(buffer)); //换行符会遗留在缓冲区
cout << "buffer = " << buffer << endl;
char ch;
ch = cin.get(); //取走输入缓冲区的当前字符
if (ch == '\n') {
cout << "Enter的换行符遗留在输入缓冲区" << endl;
}
else {
cout << "Enter的换行符未遗留在输入缓冲区" << endl;
}
//键盘输入：hello
//控制台打印：
//buffer = hello
//Enter的换行符遗留在输入缓冲区
}
//getline(2个参数)：从输入缓冲区读取1行（字符串），并存储至字符数组中，且清空输入缓冲区。【自动舍弃Enter的换行符】
void func4() {
//初始化字符数组
char buffer[1024] = {
0 };
cin.getline(buffer, sizeof(buffer)); //换行符不会遗留在缓冲区
cout << "buffer = " << buffer << endl;
char ch;
ch = cin.get(); //取走输入缓冲区的当前字符
if (ch == '\n') {
cout << "Enter的换行符遗留在输入缓冲区" << endl;
}
else {
cout << "Enter的换行符未遗留在输入缓冲区" << endl;
}
//键盘输入：hello
//控制台打印：
//buffer = hello
//（阻塞：等待下一次输入）
//Enter的换行符未遗留在输入缓冲区
}
//ignore()：忽略输入缓冲区的1个字符。
//ignore(int n)：忽略输入缓冲区的n个字符。
void func5() {
//键盘输入：qwer
//控制台打印：ch = r
cin.ignore(3); //忽略输入缓冲区的3个字符
char ch = cin.get();
cout << "ch = " << ch << endl;
}
//peek()：从输入缓冲区观测并返回1个字符，不从输入缓冲区取走字符。
void func6() {
//键盘依次输入：qwe
//控制台打印：（1）ch = q （2）ch = q （3）ch = w
char ch = cin.peek(); //观测1个字符
cout << "ch = " << ch << endl;
ch = cin.get();
cout << "ch = " << ch << endl;
ch = cin.get();
cout << "ch = " << ch << endl;
}
//putback()：将字符放回输入缓冲区的起始位置。
void func7() {
cin.putback('x'); //将字符放回输入缓冲区的起始位置
cin.putback('y'); //将字符放回输入缓冲区的起始位置
char buffer[1024] = {
0 };
cin.getline(buffer, sizeof(buffer));
cout << "buffer = " << buffer << endl;
//键盘输入：hello
//控制台打印：buffer = yxhello //依次将字符x、y放回输入缓冲区的起始位置
}
void main() {
func7();
}
3 标准输入流案例练习
案例：输入1~10之间的整数，若输入有误则重新输入。
思路：
（1）while(true)死循环实现重复输入；
（2）使用整型变量接收键盘输入时，若键入非数字时，会导致程序死循环（string型无法转换为int型），即输入缓冲区异常（标志位异常），需要重置标志位和刷新缓冲区。
标准输入流对象的成员函数：
①fail()：查看输入缓冲区的标志位，0表示正常，1表示异常。
②clear()：重置输入缓冲区的标志位为正常状态（0）。
③sync()：使输入流与对应数据源同步，丢弃之前未处理的数据，刷新并清空输入缓冲区。
注：成员函数
sync()在Visual Studio 2019中无效，可使用getline()函数手动取走输入缓冲区的内容。
示例：
#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
void func(){
cout << "请输入1~10的整数：" << endl;
while (true) {
int num;
//当键入string类型时，程序进入死循环（string类型无法转换为int类型）
cin >> num;
if (num >= 1 && num <= 10) {
cout << "输入正确，整数为：" << num << endl;
break; //退出死循环
}
cout << "输入有误，请重新输入！" << endl;
//查看输入缓冲区的标志位（0正常，1异常）
cout << "输入缓冲区的标志位：" << cin.fail() << endl;
//1.重置输入缓冲区的标志位为0（正常）
cin.clear();
//2.刷新并清空输入缓冲区
//cin.sync(); //Visual Studio 2019中无效
//使用cin.getline()手动取走输入缓冲区的内容
char buffer[1024] = {
0 };
cin.getline(buffer, sizeof(buffer));
}
}
void main() {
func();
}
4 标准输出流（ostream）
4.1 标准输出流对象cout的成员函数
标准输出流对象cout的成员函数，但通常配合左移运算符<<进行输出。
（1）flush()：刷新输出缓冲区，仅对Linux系统有效。
（2）put()：向输出缓冲区中写入单个字符，支持链式编程。
函数原型：ostream& ostream::put(char ch)
（3）write()：向输出缓冲区中写入多个字符。
函数原型：ostream& ostream::write(const char *buffer, streamsize count)
参数：
buffer：向输出缓冲区写入的字符数组。
count：向输出缓冲区写入的字符数组的字符个数。
示例：
#include <iostream>
using namespace std;
//put()：向输出缓冲区中写入单个字符，支持链式编程
void func1() {
cout.put('h').put('e').put('l').put('l').put('o'); //hello
}
//write()：向输出缓冲区中写入多个字符
void func2() {
char buffer[1024] = "hello world";
//cout.write(buffer, 3); //hel
cout.write(buffer, strlen(buffer)); //hello world
}
void main() {
func2();
}
4.2 格式化输出
格式化输出：使数据按指定格式输出数据。通常情况下，由系统根据数据类型采用默认格式进行输出。
C++控制输出格式的2种方式：
（1）使用cout流对象的成员函数，控制输出格式。
示例：
/* 控制输出格式：使用流对象的成员函数 */
void func() {
int num = 99;
//设置宽度
cout.width(5); // 99
//设置填充字符
cout.fill('*'); //***99
//设置左对齐
cout.setf(ios::left); //99***
//取消十进制
cout.unsetf(ios::dec); //99***
//设置十六进制
cout.setf(ios::hex); //63***
//设置显式进制的基数
cout.setf(ios::showbase); //0x63*
//取消十六进制
cout.unsetf(ios::hex); //99***
//设置八进制
cout.setf(ios::oct); //0143*
cout << num << endl;
}
（2）使用控制符，控制输出格式，需包含头文件#include <iomanip>。
示例：
/* 控制输出格式：使用控制符 */
//需包含头文件<iomanip>
void func() {
int num = 99;
cout << setw(5) //设置宽度 // 99
<< setfill('*') //设置填充 //***99
<< setiosflags(ios::showbase) //设置显式进制的基数 //***99
<< setiosflags(ios::left) //设置左对齐 //99***
<< hex //设置十六进制 //0x63*
<< num << endl;
}