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一、C语言的输入输出
C语言中我们用到的最频繁的输入输出方式就是scanf ( )与printf( )。
- scanf： 从标准输入设备（键盘）读取数据，并将读取到的值存放到某一指定变量当中。
- printf： 将指定的数据输出到标准输出设备（屏幕），使用时需要注意宽度输出和精度输出的控制。
C语言借助了相应的缓冲区来进行输入与输出，如下图所示：
对输入输出缓冲区的理解：
- 可以屏蔽掉低级I/O的实现。低级I/O的实现依赖操作系统本身内核的实现，所以如果能够屏蔽这部分的差异，可以很容易写出可移植的程序。
- 可以使用这部分的内容实现“行”读取的行为。对于计算机而言是没有“行”这个概念，有了这部分，就可以定义“行”的概念，然后解析缓冲区的内容，返回一个“行”。
二、流是什么
“流”即是流动的意思，是物质从一处向另一处流动的过程，是对一种有序连续且有方向性的数据的抽象描述。
C++流是指信息从外部输入设备（如键盘）向计算机内部（如内存）输入和从内存向外部输出设备（显示器）输出的过程。这种输入输出的过程被形象的比喻为“流”。它的特性是：有序连续、具有方向性为了实现这种流动，C++定义了I/O标准类库，这些每个类都称为流/流类，用以完成某方面的功能
三、C++IO流
C++系统实现了一个庞大的类库，其中ios为基类，其他类都是直接或间接派生自ios类
1. C++标准IO流
C++标准库提供了4个全局流对象（cin、cout、cerr、clog）：
- 使用cout进行标准输出，即数据从内存流向控制台（显示器）。
- 使用cin进行标准输入，即数据通过键盘输入到程序中。
- 使用cerr进行标准错误的输出。
- 使用clog进行日志的输出。
从上图可以看出，cout、cerr、clog都是由ostream类实例化出的三个不同的对象，因此这三个对象基本没什么区别，只是应用场景不同。
在使用cin、cout时必须要包含iostream文件，并引入std标准命名空间。
#include <iostream> //包含iostream文件
using namespace std; //引入std标准命名空间
int main()
{
int a = 0;
cin >> a;
cout << a << endl;
return 0;
}
如果不使用std命名空间，可以在使用时指定cout和cin所属的命名空间。
#include <iostream> //包含iostream文件
int main()
{
int a = 0;
std::cin >> a; //使用时指定所属命名空间
std::cout << a << std::endl; //使用时指定所属命名空间
return 0;
}
注意：
- cin为缓冲流。键盘输入的数据保存在缓冲区中，当要提取时，是从缓冲区中提取。如果一次输入过多，则多余的数据会留在缓冲区以供之后提取，如果输入错了，必须在回车之前进行修改，回车键按下就无法进行修改了，只有把输入缓冲区中的数据取完后，才会要求输入新的数据。
- 输入的数据类型必须与要提取的数据类型一致，否则出错。出错只是在流的状态字state中对应位置位（置1），程序继续。
- 空格和回车都可以作为数据之间的分格符，所以多个数据可以在一行输入，也可以分行输入。但如果是字符型和字符串，则空格（ASCII码为32）无法用cin输入，字符串中也不能有空格。回车符也无法读入。
- cin和cout可以直接输入和输出内置类型数据，原因：标准库已经将所有内置类型的输入和输出全部重载了
- 对于自定义类型，如果要支持cin和cout的标准输入输出，需要对<<和>>进行重载。
6、在线OJ中的输入和输出。
某些在线OJ题目是有多组测试用例对我们编写的代码进行测试的，对于这种题目，C语言通常采用的解决方式如下：
while (scanf("%d", &a) != EOF)
{
//...
}
而在C++当中，我们一般采用的解决方式如下：
while (cin >> a)
{
//...
}
2. C++文件IO流
1. 文件操作步骤
C++根据文件内容的数据格式分为二进制文件和文本文件。采用文件流对象操作文件的一般步骤：
1. 定义一个文件流对象
操作文件的类有以下三个：
| 类 | 对应的场景 |
|---|---|
| ofstream | 只写 |
| ifstream | 只读 |
| fstream | 可读可写 |
2. 使用文件流对象的成员函数打开一个磁盘文件，使得文件流对象和磁盘文件之间建立联系。
文件常见的打开方式如下：
| 打开方式 | 功能 |
|---|---|
| in | 以读的方式打开文件 |
| out | 以写的方式打开文件 |
| binary | 以二进制的方式对文件进行操作 |
| ate | 输出位置从文件末尾开始 |
| app | 以追加的方式对文件进行写入 |
| trunc | 先将文件清空再打开文件 |
3. 使用提取和插入运算符对文件进行读写操作，或使用成员函数进行读写。
对文件进行提取和插入操作的常用成员函数：
| 成员函数 | 功能 |
|---|---|
| put | 插入一个字符到文件 |
| write | 插入一段字符到文件 |
| get | 从文件提取字符 |
| read | 从文件提取多个字符 |
| tellg | 获取当前字符在文件当中的位置 |
| seekg | 设置对文件进行操作的位置 |
| >>运算符重载 | 将数据形象地以“流”的形式进行输入 |
| <<运算符重载 | 将数据形象地以“流”的形式进行输出 |
4. 关闭文件
2. 以二进制的形式操作文件
以二进制的形式对文件进行写入操作：
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
//以二进制的形式对文件进行写入
int main()
{
ofstream ofile; //定义文件流对象
ofile.open("test.bin", ofstream::out | ofstream::binary);//以二进制写入的方式打开test.bin文件
char data[] = "hello world!";
ofile.write(data, strlen(data));//将data字符串写入文件
ofile.close(); //关闭文件
return 0;
}以二进制的形式对文件进行读取操作：
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
//以二进制的形式对文件进行读取
int main()
{
ifile.open("test.bin", ifstream::in | ifstream::binary);
ifile.close();
return 0;
}
3. 使用>>和<<对文件进行操作
使用>>和<<运算符对文件进行读写操作，会变得很简单，也很形象。
对文件进行写入操作：
//对文件进行写入操作
void WriteFile()
{
ofstream ofs("test.txt"); //定义文件流对象，并打开文件
ofs << "hello world!"; //字符串“流入”文件
ofs.close(); //关闭文件
}
对文件进行读取操作：
//对文件进行读取操作
void ReadFile()
{
ifstream ifs("test.txt"); //定义文件流对象，并打开文件
char data[100];
ifs >> data; //文件数据“流入”字符串data
ifs.close(); //关闭文件
}
四、stringstream的介绍
在C语言中，我们若是想要将一个整型变量的数据转化为字符串格式，有以下两种方法：
- 使用itoa()函数
- 使用sprintf()函数
int main()
{
int n = 123456789;
char s1[32];
_itoa(n, s1, 10);
char s2[32];
sprintf(s2, "%d", n);
char s3[32];
sprintf(s3, "%f", n);
return 0;
}虽然itoa函数和sprintf函数都能完成转化，但是在两个函数在转化时，都需要先给出保存结果的空间，而空间的大小是不太好界定的，除此之外，转化格式不匹配时，可能还会得到错误的结果甚至程序崩溃。
在C++中，我们可以使用stringstream类对象来避开此问题。在程序当中如果想要使用stringstream，必须要包含头文件sstream。在该头文件下，有三个类：
| 类 | 对应的操作场景 |
|---|---|
| ostringstream | 输出操作 |
| istringstream | 输入操作 |
| stringstream | 输入操作+输出操作 |
stringstream主要可以用来：
#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
int a = 12345678;
string sa;
// 将一个整形变量转化为字符串，存储到string类对象中
stringstream s;
s << a; //将int类型的a放入输入流
s >> sa; //从s中抽取前面插入的int类型的值，赋值给string类型（方式一）
cout << sa << endl;
s.str(""); //将stringstream底层管理的string对象设置为""。
s.clear(); //将上次转换状态清空掉，不清空会转化失败
//进行下一次转换
double b = 3.14;
s << b;
sa = s.str(); //获取stringstream中管理的string类型（方式二）
cout << sa << endl;
return 0;
}
int main()
{
stringstream sstream;
// 将多个字符串放入 sstream 中
sstream << "first" << " " << "string,";
sstream << " second string";
cout << "strResult is: " << sstream.str() << endl;
// 清空 sstream
sstream.str("");
sstream.clear(); //将上次转换状态清空掉
sstream << "third string";
cout << "After clear, strResult is: " << sstream.str() << endl;
return 0;
}
注意：
- stringstream实际是在底层维护了一个string类型的对象用来保存结果。
- stringstream在转换结尾时（即最后一个转换后），会将其内部状态设置为badbit，因此在下一次转换前必须调用clear将状态重置为goodbit才可以转换，但clear不会将stringstream底层的string对象清空。
- 可以使用s.str("")的方式将stringstream底层的string对象设置为空字符串，否则多次转换时，会将结果全部累积在底层string对象中。
- 获取stringstream转换后的结果有两个方法，一是使用>>运算符之间从流当中提取，二是使用s.str( )获取stringstream底层的string对象。
- stringstream使用string类对象代替字符数组，可以避免缓冲区溢出的危险，而且其会对参数类型进行推演，不需要格式化控制，也不会存在格式化失败的风险，因此使用更方便，更安全。