IO類
c++為了更好的處理不同的種類的IO的操作，IO庫(kù)中定義了龐大的類庫(kù)來(lái)處理不同種類的IO操作，該類庫(kù)組成如下圖所示：

首先，我們先了解一下這個(gè)龐大的IO庫(kù)各個(gè)類之間的關(guān)系。

ios是最基本的父類，其中istream類和ostream類都繼承了ios類。
iostream類通過(guò)多重繼承繼承了istream類和ostream類。
ifstream、istringstream兩個(gè)類都是繼承了istream類，oftream、ostringstream兩個(gè)類都繼承了ostream類。
OK，另外，我們要知道：

處理標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出的類：istream(從流中讀取數(shù)據(jù)，即處理輸入)、ostream(向流中寫入數(shù)據(jù)，即處理輸出)、iostream（處理輸入和輸出），這些類都被定義在頭文件：iostream中。
處理文件的輸入和輸出的類：ifstream(從文件讀取數(shù)據(jù))、ofstream(向文件寫入數(shù)據(jù))、fstream（讀寫文件），這些類都被定義在頭文件：fstream中
處理string流的類：istringstream(從string中讀取數(shù)據(jù))、ostringstream（向string寫入數(shù)據(jù)）、stringstream（讀寫string）。然后，這些類都是定義在頭文件：sstream中。
另外，我們?cè)傺a(bǔ)充一下標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出中的一些知識(shí)：

cin是STL中定義的一個(gè)istream對(duì)象，它的作用是用于輸入。
cout、cerr、clog是STL中定義的一個(gè)ostream對(duì)象，它們的作用是用于輸出，其中cout是標(biāo)準(zhǔn)輸出，cerr是用于輸出錯(cuò)誤或者警告信息，clog是用于輸出程序的一般性信息。其中cerr不經(jīng)過(guò)緩沖區(qū)，直接把錯(cuò)誤信息輸出到顯示器中，clog則先把信息放在緩沖區(qū)中。如果我們輸入一個(gè)endl，那么它將會(huì)把我們輸出緩沖區(qū)的內(nèi)容全部輸出，并且輸出一個(gè)換行。
cin的詳解
程序的每次輸入都會(huì)建立一個(gè)輸入緩沖區(qū)。而我們的cin就是直接從這個(gè)輸入緩沖區(qū)獲取數(shù)據(jù)的，如果我們的緩沖區(qū)中有數(shù)據(jù)殘留（不為空時(shí)），那么cin對(duì)象直接從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)而不是請(qǐng)求輸入。另外，之前我們已經(jīng)說(shuō)過(guò)了cin是istream定義的一個(gè)對(duì)象，所以我們每次使用cin進(jìn)行請(qǐng)求輸入的時(shí)候，都是在調(diào)用istream這個(gè)對(duì)象的方法，其中istream這個(gè)對(duì)象處理輸入的方法三種：cin>> 、cin.get() 、cin.getline().另外，cin是可以連續(xù)從緩沖區(qū)中讀取想要的數(shù)據(jù)的，它是以（tab 、space、enter）中的一種作為分隔符，

cin>>方法的介紹
注意事項(xiàng)：
（1）cin>>，其實(shí)是調(diào)用類的：istream & operator >>方法，它很多種重載的版本，分別用于處理字符、浮點(diǎn)數(shù)、整型等數(shù)據(jù)類型的輸入。
（2）cin>>,這個(gè)方法遇到了分割符（tab 、space、enter）時(shí)，就返回結(jié)束該次cin>>方法的調(diào)用。然后，如果我們調(diào)用cin>>方法時(shí)，從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)，如果開(kāi)頭的數(shù)據(jù)是分隔符，那么直接把分割符忽略并且清除，直至第一個(gè)字符不是分隔符時(shí)才開(kāi)始輸入。
示例展示：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
? ? int num;
? ? string s;
? ? cin >> num >> s;
? ? cout << num << " " << s << endl;

? ? getline(cin,s);
? ? cout << "string:" << s << endl;
? ? cout << endl;
? ? cout << "test" << endl;
? ? cout << endl;
? ? return 0;
}
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輸入：
[回車][回車][回車]12 abcd[回車]

輸出：?
ps：首先了getline函數(shù)是不會(huì)忽略開(kāi)頭的分割符的，我們開(kāi)始保存到緩沖區(qū)的三個(gè)回車都被cin>>方法忽略了，而最后一個(gè)回車也在緩沖區(qū)中，但是沒(méi)有被忽略，而是被geiline函數(shù)讀了進(jìn)來(lái)，所以在輸出test之前會(huì)有兩個(gè)換行。

cin.get()方法介紹
注意事項(xiàng)：
（1）cin.get（）它有四種比較常見(jiàn)的重載格式：
int cin.get(); ? ?//不帶參數(shù)時(shí)，返回值為整型，但遇到了文件的結(jié)束，返回EOF，其實(shí)就是：-1
istream & cin.get(char & s) //返回值為輸入流。
istream & cin.get(char * s,streamsize n) //用于輸入一個(gè)字符串，但是它只接受參數(shù)時(shí)c語(yǔ)言風(fēng)格字符串風(fēng)格的參數(shù)，即是不接受string類的參數(shù)，而且它默認(rèn)是以換行作為結(jié)束符。
istream & cin.get(char * s,streamsize n,char end) //用于輸入一個(gè)字符串，同樣參數(shù)必須是c風(fēng)格的，當(dāng)時(shí)它是以：字符end，作為結(jié)束符。
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（2）上面的streamsize在頭文件iostream中的定義為long long型的數(shù)據(jù)類型的別名。所有版本的cin.get()方法是不會(huì)忽略開(kāi)頭的分隔符符號(hào)的，而且它和cin>>一樣，遇到分隔符（tab、space 、enter）時(shí)，就結(jié)束該次方法的調(diào)用。最后的那個(gè)分隔符還是保存在緩沖區(qū)中。

示例展示：

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
? ? char s;

? ? char s1;
? ? s1 = cin.get();
? ? cin.get(s);
? ? cout << (int)s1 << " " << (int)s << endl;?

? ? char str[5] = {NULL};
? ? char end;
? ? cin.get(str,5);
? ? cin.get(end);
? ? cout << str << " " << (int)end << endl;
? ? cout << endl;
? ? return 0;
}
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輸入：
[回車][回車]test[回車]

輸出：

ok，我們從結(jié)果可以看出，我們開(kāi)始輸入的兩個(gè)回車都被作為s1和s的初始值了，而我們字符串的最后一個(gè)回車也被end作為初始值了，從而可以看出cin.get()是不會(huì)忽略緩沖區(qū)中的分隔符的。

cin.getline()方法的介紹
注意事項(xiàng)：
（1）cin.getline()方法重要的幾個(gè)重載版本
//這里我cin.get后面的兩個(gè)方法一樣，用于輸入字符串。
//cin.getline不會(huì)將最后一個(gè)輸入的結(jié)束符或者換行符殘留在輸入緩沖區(qū)中，
//而是一起輸出到顯示器中。默認(rèn)遇到‘\n’結(jié)束輸入。
istream & cin.getline(char *s ,streamsize n)?
//這個(gè)方法就是結(jié)束方式不同，它是遇到了字符：end就結(jié)束輸入。然后，輸出長(zhǎng)度為n-1范圍內(nèi)，end之前的所有字符。

istream & cin.getline(char * s,streamsize n,char end)?
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代碼示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
? ? char s[5];
? ? char t;
? ? cin.getline(s, 5);
? ? cout << s << endl;;
? ? cin >> t;
? ? cout << t << endl;
? ? cout << endl;
? ? return 0;
}
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輸入：
new[回車]f
輸出：

ok，從輸出的結(jié)果，我們可以發(fā)現(xiàn)，cin.getline是把我們輸入緩沖區(qū)的那個(gè)回車一并輸出來(lái)了。

補(bǔ)充：getline函數(shù)的介紹（用于輸入一行時(shí)使用，接受空格的輸入）
（1）：C++中定義了一個(gè)在std名字空間的全局函數(shù)getline，因?yàn)檫@個(gè)getline函數(shù)的參數(shù)使用了string字符串，所以聲明在了string頭文件中了。
getline利用cin可以從標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備鍵盤讀取一行，當(dāng)遇到如下三種情況會(huì)結(jié)束讀操作：1）到文件結(jié)束，2）遇到函數(shù)的定界符，3）輸入達(dá)到最大限度。
函數(shù)原型有兩個(gè)重載形式：

istream& getline ( istream& is, string& str);//默認(rèn)以換行符結(jié)束

istream& getline ( istream& is, string& str, char end);//以end字符結(jié)束
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（2）注意，getline遇到結(jié)束符時(shí)，會(huì)將結(jié)束符一并讀入指定的string中，再將結(jié)束符替換為空字符。因此，進(jìn)行從鍵盤讀取一行字符時(shí)，建議使用getline，較為安全。但是，最好還是要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)輸入的安全檢查，提高程序容錯(cuò)能力。另外，cin.getline()類似，但是cin.getline()屬于istream流，而getline()屬于string流，是不一樣的兩個(gè)函數(shù)。

代碼示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
? ? string str;
? ? getline(cin, str);
? ? cout << str;
? ? cout << endl;
? ? return 0;
}
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輸入：
i am a student;
輸出：

gets_s 函數(shù)的介紹（一般不要用它好了，c中定義的語(yǔ)法）,原來(lái)是gets，但是在新的vs2015中已經(jīng)沒(méi)有g(shù)ets了。只有g(shù)ets_s
gets是C中的庫(kù)函數(shù)，在< stdio.h>申明，從標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備讀字符串，可以無(wú)限讀取，不會(huì)判斷上限，以回車結(jié)束或者EOF時(shí)停止讀取，所以程序員應(yīng)該確保buffer的空間足夠大，以便在執(zhí)行讀操作時(shí)不發(fā)生溢出。
函數(shù)原型：char *gets_s( char *buffer );

代碼示例：

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
? ? char array[20] = { NULL };
? ? gets_s(array);
? ? cout << array << endl;
? ? return 0;
}
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輸入：
new find
輸出：

重點(diǎn)內(nèi)容補(bǔ)充：IO類的對(duì)象都是不可以拷貝的，所以如果我們需要使用IO類的對(duì)象作為函數(shù)的參數(shù)的時(shí)候或者返回值的時(shí)候，我們都要使用引用類型

條件狀態(tài)
因?yàn)槲覀冊(cè)谑褂肐O類的時(shí)候，總會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤，于是每個(gè)IO類都定義了一個(gè)iostate這個(gè)數(shù)據(jù)類型表示當(dāng)前某個(gè)操作所處的狀態(tài)。其中IO庫(kù)定義了4個(gè)iostate類型的constexpr的值，它們分別是：

strm::badbit :首先，我們要說(shuō)明strm代表的是IO類中的一種，例如istream、ostream、fstream等，babit表示系統(tǒng)級(jí)的錯(cuò)誤，如果IO發(fā)生了不可修復(fù)的錯(cuò)誤，badbit將被置位，而且流將無(wú)法再使用。

strm::failbit：這個(gè)會(huì)在流發(fā)生可修復(fù)的錯(cuò)誤時(shí)，failbit將會(huì)被置位，例如：當(dāng)我們本來(lái)是要求輸入一個(gè)數(shù)值的卻輸入了一個(gè)字符等錯(cuò)誤，這種問(wèn)題可以被修正的，流還可以繼續(xù)被使用。

strm::eofbit：當(dāng)流達(dá)到了文件的結(jié)束的位置，eofbit和failbit這兩個(gè)狀態(tài)都會(huì)被置位。

strm::goodbit：當(dāng)goodbit的值為1時(shí)，表示流未發(fā)生錯(cuò)誤。

最后就是，只要badbit、eofbit、failbit任意一個(gè)狀態(tài)被置位，那么一切以流狀態(tài)為條件的語(yǔ)句都是返回false。例如：while(cin>>word)，這條語(yǔ)句，只要上述三個(gè)中，有一個(gè)被置位，循環(huán)就結(jié)束。

IO庫(kù)中還定義了一組函數(shù)，用于查詢當(dāng)前某種狀態(tài)的值。具體函數(shù)如下：其中s為一個(gè)流的對(duì)象。

s.eof() // 若流s的eofbit置位，則返回true
s.fail() // 若流s的failbit或badbit置位，則返回true
s.bad() // 若流s的badbit被置位，則返回true
s.good() // 若流s處于有效狀態(tài)，則返回true
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在實(shí)際我們?cè)谘h(huán)中判斷流的狀態(tài)是否有效時(shí)，都直接使用流對(duì)象本身，比如：while(cin>>variable){cout<

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
? ? int t;
? ? while (cin>>t)
? ? {
? ? ? ? cout << "cin.good的值："<<cin.good() << endl;
? ? ? ? cout << "cin.eof的值：" << cin.eof() << endl;
? ? ? ? cout << "cin.fail的值：" << cin.fail() << endl;
? ? ? ? cout << "cin.bad的值：" << cin.bad() << endl;
? ? }
? ? cout << "結(jié)束后" << endl;
? ? cout << "cin.good的值：" << cin.good() << endl;
? ? cout << "cin.eof的值：" << cin.eof() << endl;
? ? cout << "cin.fail的值：" << cin.fail() << endl;
? ? cout << "cin.bad的值：" << cin.bad() << endl;

? ? system("pause");
? ? return 0;
}
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輸入：1[空格]2[空格]d[回車]
輸出：

IO類庫(kù)還提供了3個(gè)函數(shù)來(lái)管理和設(shè)置流的狀態(tài)：

s.clear(); // 將流s中所有條件狀態(tài)復(fù)位，將流的狀態(tài)設(shè)置為有效，調(diào)用good會(huì)返回true
s.clear(flags); // 根據(jù)給定的flags標(biāo)志位，將流s中對(duì)應(yīng)的條件狀態(tài)復(fù)位，flags的類型為iostate
s.setstate(flags); // 根據(jù)給定的flags標(biāo)志位，將流s中對(duì)應(yīng)的條件狀態(tài)置位。，flags的類型為iostate
s.rdstate(); // 返回一個(gè)iostate類型的值，對(duì)應(yīng)流當(dāng)前的狀態(tài)。
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注釋：Windows下標(biāo)準(zhǔn)輸入輸入文件結(jié)束符為Ctrl+z，Linux為Ctrl+d。

最后就是，我們來(lái)完成一下《c++ primer 第五版》的281那個(gè)練習(xí)題，代碼如下：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

istream & test(istream & s)
{
? ? string str;

? ? while ((s >> str).eof() == false)
? ? {
? ? ? ? cout << str << " " << endl;
? ? }
? ? cout << "結(jié)束" << endl;
? ? s.clear();
? ? return s;
}

int main()
{
? ? //Windows下標(biāo)準(zhǔn)輸入輸入文件結(jié)束符為Ctrl+z，Linux為Ctrl+d。
? ? test(cin);
? ? system("pause");
? ? return 0;
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測(cè)試結(jié)果：

緩沖區(qū)詳解
（1）輸入緩沖區(qū)

觀察如下代碼：

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
? ? char ch;
? ? while (cin >> ch)
? ? {
? ? ? ? cout << ch;
? ? }

? ? system("pause");
? ? return 0;
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我們預(yù)想的是，我們輸入一個(gè)字符就顯示一個(gè)字符，但是實(shí)際上情況是如下圖：

其實(shí)，輸入字符立即回顯是非緩沖或直接輸入的一個(gè)形式，它表示你所鍵入的字符對(duì)正在等待的程序立即變?yōu)榭捎?。相?#xff0c;延遲回顯是緩沖輸入的例子，這種情況下你所鍵入的字符塊被收集并存儲(chǔ)在一個(gè)被稱為緩沖區(qū)的臨時(shí)存儲(chǔ)區(qū)域中。按下回車鍵可使你輸入的字符段對(duì)程序起作用。

緩沖輸入一般常用在文本程序內(nèi)，當(dāng)你輸入有錯(cuò)誤時(shí)，就可以使用你的鍵盤更正修正錯(cuò)誤。當(dāng)最終按下回車鍵時(shí)，你就可以發(fā)送正確的輸入。

而在一些交互性的游戲里需要非緩沖輸入，如：游戲里你按下一個(gè)鍵時(shí)就要執(zhí)行某個(gè)命令。

輸入緩沖分類：

完全緩沖：緩沖區(qū)被充滿時(shí)被清空（內(nèi)容發(fā)送到其目的地）。這種類型的緩沖通常出現(xiàn)在文件輸入中。

行緩沖：遇到一個(gè)換行字符時(shí)被清空緩沖區(qū)。鍵盤的輸入是標(biāo)準(zhǔn)的行緩沖，因此按下回車鍵將清空緩沖區(qū)

（2）輸出緩沖區(qū)

每個(gè)輸出流都會(huì)管理一個(gè)緩沖區(qū)，用了保存程序讀寫的數(shù)據(jù)，這個(gè)和輸入緩沖區(qū)是一個(gè)道理的，但是輸出不一樣，我們是希望在程序結(jié)束是，輸出緩沖區(qū)中的內(nèi)容都要被輸出去，所以會(huì)有緩沖區(qū)刷新，在下面這幾種情況會(huì)引起緩沖區(qū)的刷新（注意：如要程序異常終止，輸出緩沖區(qū)是不會(huì)被刷新的。當(dāng)一個(gè)程序崩潰后，它所輸出的數(shù)據(jù)很可能停留在輸出緩沖區(qū)中等待打印。所以最好在每個(gè)輸出后加一個(gè)緩沖區(qū)刷新的操作）：

程序正常結(jié)束，作為main函數(shù)的return操作的一部分，緩沖刷新被執(zhí)行。

緩沖區(qū)滿時(shí)，需要刷新緩沖，而后新的數(shù)據(jù)才能繼續(xù)寫入緩沖區(qū)。

我們可以使用操縱符endl來(lái)顯式刷新緩沖區(qū)。

在每個(gè)輸出之后，我們可以用操縱符unitbuf設(shè)置流的內(nèi)部狀態(tài)，來(lái)清空緩沖區(qū)。默認(rèn)情況下，對(duì)cerr是設(shè)置unitbuf的，因此寫到cerr的內(nèi)容都是立即刷新的。

一個(gè)輸出流被關(guān)聯(lián)到另一個(gè)流。在這種情況下，當(dāng)讀寫被關(guān)聯(lián)的流時(shí)，關(guān)聯(lián)到的流的緩沖區(qū)會(huì)被刷新，cin和cerr都關(guān)聯(lián)到cout。因此讀cin或?qū)慶err會(huì)導(dǎo)致cout的緩沖區(qū)被刷新（cin立即回顯的一個(gè)原因）。

IO庫(kù)中除了endl可以刷新緩沖區(qū)外，ends和flush也會(huì)刷新緩沖區(qū)。只是它們會(huì)有一點(diǎn)差別：

cout << "hi!" << endl; // 輸出 hi 和一個(gè)換行符，然后刷新緩沖區(qū)?
cout << "hi!" << flush; // 輸出hi，然后刷新緩沖區(qū)，不附加任何額外字符?
cout << "hi!" << ends; // 輸出hi和一個(gè)空字符。然后刷新緩沖區(qū)
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unitbuf操作符，如果我們希望每次輸出操作后都要刷新緩沖區(qū)，那么就可以使用：unitbuf，它就是告訴系統(tǒng)，以后每次進(jìn)行輸出操作后都要指向flush操作，我們之前提到的cerr就是設(shè)置了unitbuf的

cout << unitbuf; // 所有輸出操作后都立即刷新緩沖區(qū)?
// 任何輸出都立即刷新，無(wú)緩沖?
cout << nounitbuf; // 回到正常的緩沖方式
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版權(quán)聲明：本文為CSDN博主「Ouyang_Lianjun」的原創(chuàng)文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版權(quán)協(xié)議，轉(zhuǎn)載請(qǐng)附上原文出處鏈接及本聲明。
原文鏈接：https://blog.csdn.net/qq_35644234/article/details/56679127

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的c++进阶---IO类的详细介绍（一）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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