1.1基础知识：
在C++中，输入输出（IO）流是通过标准库中的 <iostream> 头文件来处理的。C++ 提供了几种基本的输入输出流类，最常用的有以下几种：
std::cin：用于输入。std::cout：用于输出。std::cerr：用于输出错误信息（无缓冲）。std::clog：用于输出日志信息（缓冲）。
基本使用示例
下面是一个简单的例子，展示如何使用这些 IO 流进行输入输出操作。
#include <iostream>
#include <string> int main() { std::string name; int age; // 输出提示信息 std::cout << "请输入您的名字: "; std::cin >> name; // 从标准输入读取名字 std::cout << "请输入您的年龄: "; std::cin >> age; // 从标准输入读取年龄 // 输出结果 std::cout << "你好, " << name << "！你今年 " << age << " 岁。" << std::endl; return 0;
}详细说明
-
输入: 使用
std::cin时，可以用>>运算符来读取不同类型的数据。默认情况下，它会忽略空白字符（空格、换行符等），直到遇到下一个有效的输入。 -
输出: 使用
std::cout进行输出时，可以用<<运算符将多个数据连接在一起，可以很方便地输出多个变量及文本。 -
错误输出:
std::cerr和std::clog都用于输出错误信息，区别在于std::cerr是无缓冲的，意味着内容会立即输出，而std::clog是有缓冲的，可能会延迟输出。
注意事项
- 输入输出通常是在控制台进行的，要保证控制台能够接收和显示中文字符，可能需要设置locale。
- 使用
std::endl时，它会在输出流中插入一个换行符，并刷新输出缓冲区。如果只需要换行，可以使用\n，这样会提高效率，因为不一定每次都需要刷新。
1.2高级特性：
自定义输出格式
C++ 提供了多种方式来控制输出格式。你可以使用格式化标志和流操作符来改变输出格式。
#include <iostream>
#include <iomanip> // 用于 std::setprecision 和 std::fixed int main() { double number = 123.456789; std::cout << std::fixed << std::setprecision(2) << number << std::endl; // 输出 123.46 return 0;
}流状态管理
C++ 允许你检查和管理流的状态。你可以检查流是否处于有效状态，是否发生了错误，是否到达文件结束等。
#include <iostream>
#include <fstream> int main() { std::ifstream inFile("test.txt"); if (!inFile) { std::cerr << "无法打开文件。" << std::endl; return 1; } std::string line; while (std::getline(inFile, line)) { std::cout << line << std::endl; } if (inFile.eof()) { std::cout << "到达文件结束。" << std::endl; } if (inFile.fail()) { std::cout << "读取时发生错误。" << std::endl; } inFile.close(); return 0;
}流操作符的重载
你可以通过重载 << 和 >> 运算符来自定义对象的输入输出。
#include <iostream>
#include <string> class Person {
public: std::string name; int age; // 重载 << 运算符 friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Person& p) { return os << p.name << " " << p.age; } // 重载 >> 运算符 friend std::istream& operator>>(std::istream& is, Person& p) { return is >> p.name >> p.age; }
}; int main() { Person p{"Alice", 30}; std::cout << p << std::endl; // 输出：Alice 30 Person p2; std::cin >> p2; // 输入格式：<名字> <年龄> std::cout << p2 << std::endl; return 0;
}文件流异常处理
通过设置文件流的异常标志，可以更好地管理文件操作中的错误。
#include <iostream>
#include <fstream> int main() { std::ifstream inFile; inFile.exceptions(std::ifstream::failbit | std::ifstream::badbit); // 设置异常标志 try { inFile.open("nonexistent.txt"); // 尝试打开不存在的文件 } catch (const std::ifstream::failure& e) { std::cerr << "异常: " << e.what() << std::endl; } return 0;
}使用字符串流
C++ 还提供了 std::ostringstream 和 std::istringstream 类，可以在内存中进行字符串流操作。
#include <iostream>
#include <sstream> int main() { std::ostringstream oss; // 输出字符串流 oss << "Hello, " << "World! " << 2023; std::string str = oss.str(); // 获取字符串 std::cout << str << std::endl; // 输出：Hello, World! 2023 std::istringstream iss(str); // 输入字符串流 std::string word; while (iss >> word) { // 从字符串中读取单词 std::cout << word << std::endl; } return 0;
}文件缓冲管理
可以使用 std::ifstream 和 std::ofstream 的成员函数 rdbuf()，进行流缓冲区的操作。例如，你可以直接操作底层缓冲区，或者在特定情况下改变缓冲方式。
#include <iostream>
#include <fstream> int main() { std::ofstream outFile("example.txt"); // 手动设置缓冲区 std::streambuf* originalBuf = std::cout.rdbuf(outFile.rdbuf()); std::cout << "这行将写入文件 example.txt" << std::endl; // 恢复原来的缓冲区 std::cout.rdbuf(originalBuf); std::cout << "这行将写入控制台" << std::endl; return 0;
}使用标准库算法与流结合
可以将标准库算法与输入输出流结合使用，例如.sort(), std::copy() 等，可以更加高效地处理数据。
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iterator> int main() { std::vector<int> numbers = {5, 3, 4, 1, 2}; std::sort(numbers.begin(), numbers.end()); std::cout << "排序后的数字: "; std::copy(numbers.begin(), numbers.end(), std::ostream_iterator<int>(std::cout, " ")); std::cout << std::endl; return 0;
}2.1文件操作：
在C++中，除了标准输入输出流（如std::cin和std::cout）外，文件输入输出也是常用的功能。可以通过标准库中的 <fstream> 头文件来处理文件的读取和写入。
文件操作基础
C++ 提供了以下几个主要的文件流类：
std::ifstream：输入文件流，用于从文件中读取数据。std::ofstream：输出文件流，用于向文件中写入数据。std::fstream：文件流，可以同时用于读取和写入操作。
基本使用示例
以下是一个简单的示例，展示如何使用这几个类进行文件操作。
写入文件：
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string> int main() { std::ofstream outFile("output.txt"); // 创建输出文件流 if (!outFile) { // 检查文件是否成功打开 std::cerr << "无法打开文件进行写入。" << std::endl; return 1; } outFile << "这是一行文本。\n"; outFile << "这是文件中的第二行。" << std::endl; outFile.close(); // 关闭文件流 return 0;
}读取文件：
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string> int main() { std::ifstream inFile("output.txt"); // 创建输入文件流 if (!inFile) { // 检查文件是否成功打开 std::cerr << "无法打开文件进行读取。" << std::endl; return 1; } std::string line; while (std::getline(inFile, line)) { // 逐行读取文件 std::cout << line << std::endl; // 输出到控制台 } inFile.close(); // 关闭文件流 return 0;
}2.2高级特性：
文件打开模式:
可以指定打开文件的方式，如只读、只写、追加等。可以通过组合打开模式标志来实现，例如：
std::ofstream outFile("output.txt", std::ios::app); // 追加模式常用的模式标志有：
std::ios::in：打开文件用于读取。std::ios::out：打开文件用于写入。std::ios::app：以追加方式打开文件。std::ios::trunc：打开文件时，如果文件存在，则先清空文件。std::ios::binary：以二进制模式打开文件。
异常处理:
可以使用异常机制来处理文件操作中的错误。通过在文件流中设置异常标志：
std::ifstream inFile("somefile.txt");
inFile.exceptions(std::ifstream::failbit | std::ifstream::badbit);这将使得在文件打开或读取失败时抛出异常。
二进制文件的读写:
使用 std::ios::binary 打开文件，可以进行二进制数据的读写操作。例如，写入和读取基本数据类型或对象（如结构体）。
对象序列化:
可以通过重载 << 和 >> 运算符来实现自定义对象的输入输出。
class Person {
public: std::string name; int age; friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Person& p) { os << p.name << " " << p.age; return os; } friend std::istream& operator>>(std::istream& is, Person& p) { is >> p.name >> p.age; return is; }
};3.0模拟实现：
模拟目标：
我们将创建一个名为 MyStream 的类，模拟 C++ 的输入输出流。这个类将支持字符串的读取和写入，并维护一个内部缓冲区。
代码示例：
#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream> class MyStream {
private: std::string buffer; // 内部缓冲区 size_t position; // 当前读取位置 public: MyStream() : position(0) {} // 写入字符串到缓冲区 void write(const std::string& str) { buffer += str; // 追加字符串到缓冲区 } // 从缓冲区读取字符串 bool read(std::string& outStr) { if (position >= buffer.size()) { return false; // 没有更多数据可读 } // 查找下一个空格 size_t nextSpace = buffer.find(' ', position); if (nextSpace == std::string::npos) { nextSpace = buffer.size(); // 到达字符串末尾 } // 提取子字符串 outStr = buffer.substr(position, nextSpace - position); position = nextSpace + 1; // 更新当前位置 return true; // 成功读取 } // 清空缓冲区 void clear() { buffer.clear(); position = 0; } // 打印当前缓冲区的内容 void print() const { std::cout << "Buffer: " << buffer << ", Position: " << position << std::endl; }
}; int main() { MyStream myStream; // 写入数据到自定义流 myStream.write("Hello World from MyStream"); myStream.print(); // 读取数据 std::string word; while (myStream.read(word)) { std::cout << "Read: " << word << std::endl; } // 再次写入新的数据 myStream.write("Another line"); myStream.print(); // 在读取新数据之前清空流 myStream.clear(); myStream.print(); // 再次写入数据 myStream.write("After clearing the buffer"); myStream.print(); // 读取新数据 while (myStream.read(word)) { std::cout << "Read: " << word << std::endl; } return 0;
}-
MyStream类:buffer用于保存写入的数据。position用于记录当前读取的位置。write方法用于向缓冲区添加字符串。read方法用于从缓冲区读取下一个词并更新读取位置。如果没有可读的数据，返回false。clear方法用于清空缓冲区和重置位置。print方法用于打印当前的缓冲区内容和位置。
-
main函数:- 创建
MyStream对象并写入示例字符串。 - 读取缓冲区中的单词并打印。
- 清空缓冲区后再次写入并读取。
- 创建
尽管这只是一个基础示例，但它揭示了流机制的基本概念，如缓冲、读取位置和字符串处理。
感谢大家！
