【C++】＜知識點＞標準和文件的輸入輸出

????????一、輸入輸出操作

????????????????1. 相關的類

????????????????2. 標準流對象

????????????????3. istream類的成員函數

二、流操縱算子

????????1. 整數流的基數

????????2. 浮點數精度的流操縱算子

????????3. 域寬的流操縱算子

????????4. 其他的流操縱算子

????????5. 用戶自定義流操縱算子

三、文件讀寫

????????1. 文本文件的讀寫

????????2. 二進制文件的讀寫

????????3. 文件讀寫指針

????????4. 文本文件和二進制文件區別

一、輸入輸出操作

1. 相關的類

ios基類派生出istream和ostream。
istream派生出ifstream，ostream派生出ofstream。
iostream繼承自istream和ostream。
fstream繼承自iostream。

注意：cin就是istream類的對象，cout就是istream類的對象。

2. 標準流對象

(1) 輸入流對象：cin與標準輸入設備相連（從鍵盤獲取數據）。也可以被重定向為從文件中讀取數據。

(2) 輸出流對象：

cout與標準輸出設備相連（在屏幕上打印數據）。也可以被重定向為向文件寫入數據（freopen函數）。
cerr與標準錯誤輸出設備相連。
clog與標準錯誤輸出設備相連。
cerr和clog的區別在于cerr不使用緩沖區，直接向顯示器輸出信息；而clog采用緩沖區，只有緩沖區滿或者刷新時才會輸出到屏幕上。

(3) 代碼示例：

【1】輸出重定向

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;int main()
{double x, y;cin >> x >> y;//freopen函數：輸出重定向到文件//原型：FILE *freopen(const char *path, const char *mode, FILE * stream);//path是目標文件//mode為文件打開模式"r"或"w"//stream為標準流文件，例如stdin標準輸入流, stdout標準輸出流, stderr標準錯誤流freopen("cout.txt", "w", stdout);if (y == 0) {cerr << "error!" << endl;}else {cout << x / y;//輸出到文件cout.txt中}return 0;
}

顯然，屏幕上并沒有輸出計算結果0.5，該結果輸出到cout.txt文件中。

【2】輸入重定向

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;int main()
{int n1 = 0, n2 = 0;//freopen函數：輸入重定向freopen("input.txt", "r", stdin);cin >> n1 >> n2;//由于重定向了，不會在終端等用戶輸入cout << "結果：" << n1 << ", " << n2 << endl;return 0;
}

【3】判斷輸入流結束
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;int main()
{int x;freopen("test.txt", "r", stdin);while (cin >> x) {cout << "讀入：" << x << endl;}return 0;
}
注意：①這里將cin重定向為從文件讀取數據，那么讀到文件末尾即結束。若未重定向，從鍵盤中輸入則需要單獨一行輸入Ctrl+Z代表輸入流結束。②cin >> x返回值為istream&，而istream會有對象的重載，將其轉換成bool類型，因此可以作為循環條件。

3. istream類的成員函數

(1) getline函數：

原型：①istream& getline(char* buf, int bufSize); ②istream& getline(char* buf, int bufSize, char delim);
對于第一個原型：從輸入流中讀取bufSize-1個字符到緩沖區buf，或讀到'\n'為止（哪個先到算哪個）。
對于第二個原型：從輸入流中讀取bufSize-1個字符到緩沖區buf，或讀到delim字符為止（哪個先到算哪個）。
?注意：
- 兩個函數都會自動在buf中讀入數據的結尾添加'\0'。
- ‘\0’和delim都不會被讀入buf，但會被輸入流中取走。
- 如果輸入流中'\n'或delim之前的字符個數達到或超過了bufSize個，就導致讀入錯誤，即雖然本次讀入已經完成，但是之后的讀入就都失敗了。
- 可以用if (!cin.getline(...))判斷輸入是否結束。

(2) bool eof(); 用于判斷輸入流是否結束。

(3) int peek(); 返回下一個字符，但不從流中去除。

(4) istream& putback(char c); 將字符ch放回輸入流的頭部。

(5) istream& ignore(int nCount = 1, int delim = EOF); 從流中刪掉最多nCount個字符，遇到EOF結束。

(6) getline函數代碼示例：

#include <iostream>
using namespace std;int main()
{int x;char buf[90];cin >> x;cin.getline(buf, 90, '\n');cout << buf << endl;return 0;
}

二、流操縱算子

1. 整數流的基數

(1) 說明：在cout時，可以指定輸出的整數的進制：dec（十進制）、oct（八進制）、hex（十六進制）。

(2) 注意：①使用流操縱算子，需要添加頭文件iomanip。②一旦設置，就會持續有效直到新的操縱算子出現。

(3) 代碼示例：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;int main()
{int n = 10;cout << dec << n << endl;//十進制顯示ncout << oct << n << endl;//八進制顯示ncout << hex << n << endl;//十六進制顯示n//一旦設置dec、oct或者hex，就會持續有效直到寫新操縱算子。cout << n << endl;return 0;
}

2. 浮點數精度的流操縱算子

(1) precision：是ostream的成員函數，調用方式為：cout.precision(5); 用于指定浮點數的有效位數（非定點方式）。系統默認是非定點方式。

(2) setprecision：流操縱算子，調用方式為：cout << setprecision(5); 用于指定浮點數的有效位數（非定點方式）和指定浮點數的小數后的有效位數（非定點方式）。定點方式：小數點必須出現在個位數后面。

(3) 注意：

當位數超過精度時會四舍五入。
setprecision方式會持續有效，直到設置新的精確度。
setprecision操縱算子也需要添加頭文件iomanip。
在非定點方式下，setprecision可能會使用科學計數法來表示。

(4) setiosflags(ios::fixed)：以小數點位置固定的方式來輸出（可以簡單用cout << fixed;）。另外，cout << scientific表示采用科學計數法。

(5) resetiosflags(ios::fixed)：取消以小數點位置固定的方式來輸出。

(6) 代碼示例：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;int main()
{float f = 1234567.89;int n = 123456;//默認是非定點方式cout << "*****非定點******" << endl;cout << setprecision(6);//設置浮點數有效位數為6cout << f << endl;//由于非定點方式且規定只能有6位，因此用科學計數法顯示cout << n << endl;//浮點數的操縱算子不影響整數//修改為定點方式cout << "*****定點********" << endl;cout << setiosflags(ios::fixed);cout << f << endl;//小數點后有6位，不夠就補0//修改為非定點方式cout << "*****非定點******" << endl;cout << resetiosflags(ios::fixed);cout << f << endl;//由于非定點方式且規定只能有6位，因此用科學計數法顯示return 0;
}

3. 域寬的流操縱算子

(1) setw：流操縱算子，用于設置域寬。調用方式：cout << setw(5)或cin >>?setw(5)。

(2) width：成員函數，用于設置域寬。調用方式：cout.width(5)或cin.width(5)。

(3) 注意：域寬的流操縱算子是一次性的，每次輸入輸出前都需要指定寬度。

(4) 代碼示例：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;int main()
{int m = 4;char string[10];cin >> setw(5);//設置輸入寬度while (cin >> string) {cout << setw(m++);//設置輸出寬度cout << string << endl;cin >> setw(5);}return 0;
}
(5) 結果解釋：

第一行是我們輸入的數據1234567890.
第二行輸出1234。首先，設置輸入寬度為5（實際上只接收4個字符，最后自動加'\0'），那么string里就是1234‘\0’。其次，設置輸出寬度為4（設置完后m自增為5），那么輸出4個字符即1234.
第三行輸出" 5678"。首先，設置輸入寬度為5（實際上只接收4個字符，最后自動加'\0'），那么string里就是5678‘\0’。其次，設置輸出寬度為5（設置完后m自增為6），那么輸出5個字符即空格+5678.
第四行輸出"? ? 90"。首先，設置輸入寬度為5（實際上只接收4個字符，最后自動加'\0'），那么string里就是90‘\0’。其次，設置輸出寬度為6（設置完后m自增為7），那么輸出6個字符即4個空格+90.

4. 其他的流操縱算子

(1) cout << showpos; 非負數顯示正號。

(2) cout << noshowpos; 非負數不顯示正號。

(3) cout << setfill(*); 寬度不足用*填補。

(4) cout << right; 右對齊，寬度不足則左邊填充。

(5) cout << left; 左對齊，寬度不足則右邊填充。

(6) cout << internal; 在負號和數字之間填充。

(7) 綜合案例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;int main()
{int i = 141;double x = 1234567.89, y = 12.34567;//1) 8d 141 215cout << "1) " << hex << i << " " << dec << i << " " << oct << i << endl;//2) 1.2346e+006 12.346cout << "2) " << setprecision(5) << x << " " << y << endl;//3) 1234567.89000 12.34567cout << "3) " << fixed << setprecision(5) << x << " " << y << endl;//4) 1.23457e+006 1.23457e+001cout << "4) " << scientific << setprecision(5) << x << " " << y << endl;//5) ***+12.10000cout << "5) " << showpos << right << fixed << setprecision(5) << setfill('*') << setw(12) << 12.1 << endl;//6) 12.10000****cout << "6) " << noshowpos << left << fixed << setprecision(5) << setfill('*') << setw(12) << 12.1 << endl;//7) ****12.10000cout << "7) " << noshowpos << right << fixed << setprecision(5) << setfill('*') << setw(12) << 12.1 << endl;//8) -***12.10000cout << "8) " << showpos << right << fixed << setprecision(5) << internal << setfill('*') << setw(12) << -12.1 << endl;//9) 12.10000cout << "9) " << noshowpos << fixed << setprecision(5) << 12.1 << endl;return 0;
}

5. 用戶自定義流操縱算子

(1) 格式：
ostream& 函數名(ostream& cout) {//執行的操作return cout;
}
(2) 代碼示例：定義tab流操縱算子。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;ostream& tab(ostream& output) {return output << '\t';
}int main()
{cout << "a" << tab << "b" << endl;return 0;
}
(3) 底層解釋：由于iostream里對<<進行了重載（使用成員函數方式），即ostream& operator << (ostream& (*p) (ostream&)); 其中ostream& (*p) (ostream&)是函數指針，能夠根據函數名找到對應的函數并執行函數體，同時內部還返回了*this就是對象本身。因此，在上述示例中，tab就是一個函數名，會執行tab的函數體。

三、文件讀寫

1. 文本文件的讀寫

(1) 創建讀文件對象：ifstream srcFile("in.txt", ios::in);

(2) 創建寫文件對象：ofstream destFile("out.txt", ios::out);

(3) 從文件中讀取字符：srcFile >> x;

(4) 將字符寫入文件：destFile << x;

(5) 注意：

寫文件對象中ios::out選項：刪除原有內容，寫入新內容。
寫文件對象中ios::app選項：在原內容后面追加新內容。
讀寫文件對象中ios::binary選項：以二進制方式寫入/讀取。
ifstream和ofstream換成fstream也行。

(6) 代碼示例：將in.txt中的內容1 234 9 45 6 879排序，并存到out.txt中。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;int main()
{//1.打開文件in.txtifstream srcFile("./in.txt", ios::in);if (!srcFile) {cout << "srcFile文件打開失敗！" << endl;return -1;}//2.讀取文本字符并加入vector中int readInt;vector<int> v;while (srcFile >> readInt) {v.push_back(readInt);}//3.對vector中元素排序sort(v.begin(), v.end());//4.將排序結果寫入out.txtofstream outFile("./out.txt", ios::out);if (!outFile) {cout << "outFile文件打開失敗！" << endl;return -1;}for (int i = 0; i < v.size(); i++) {outFile << v[i] << " ";}//5.關閉文件srcFile.close();outFile.close();return 0;
}
? ? ? ? ?

2. 二進制文件的讀寫

(1) 創建讀寫對象：方式與文本文件相同，但是選項要或(|)上ios::binary選項！

(2) 讀文件：使用ifstream和fstream中的成員函數read函數。

函數原型：istream& read(char* s, long n);
功能：將文件讀指針指向的地方的n個字節內容，讀取到內存地址s，然后讀指針向后移動n字節。

(3) 寫文件：使用ofstream和fstream中的成員函數write函數。

函數原型：istream& write(const char* s, long n);
功能：將內存地址s處的n個字節內容，寫入到寫指針指向的位置，然后寫指針向后移動n字節。

(4) 代碼示例：將整數120寫入二進制文件，再從該二進制文件中讀取整數。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;int main()
{//寫入ret于二進制文件out.dat中int ret = 120;ofstream outFile("./out.dat", ios::out | ios::binary);outFile.write((const char*)(&ret), sizeof(int));outFile.close();//從out.dat中讀取一個整數int readInt;ifstream inFile("./out.dat", ios::in | ios::binary);inFile.read((char*)(&readInt), sizeof(int));inFile.close();//顯示讀取的整數cout << readInt << endl;return 0;
}

3. 文件讀寫指針

(1) 介紹：

對于輸入文件，有一個讀指針。
對于輸出文件，有一個寫指針。
對于輸入輸出文件，有一個讀寫指針。
讀/寫指針標識文件操作的當前位置。

(2) 讀指針相關操作：

tellg()：獲取讀指針的位置。調用方式："輸出對象.tellg()"。
seekg(int i)：移動讀指針至第i個字節處。調用方式："輸出對象.seekg(i)"。
seekg(int i, ios::beg)：移動至距文件開始的第i個位置。
seekg(int i, ios::cur)：移動至當前位置后的第i位置。
seekg(int i, ios::end)：移動至距文件末尾的第i個位置。（常用于統計文本的字符數）

(3) 寫指針相關操作：

tellp()：獲取寫指針的位置。調用方式："輸出對象.tellp()"。
seekp(int i)：移動寫指針至第i個字節處。調用方式："輸出對象.seekp(i)"。
seekp(int i, ios::beg)：移動至距文件開始的第i個位置。
seekp(int i, ios::cur)：移動至當前位置后的第i位置。
seekp(int i, ios::end)：移動至距文件末尾的第i個位置。

(4) 代碼示例：輸出A~Z于test.txt中，并且每兩個字符間空兩格。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;int main()
{ofstream outFile("./test.txt", ios::out);/* 輸出A~Z于test.txt中，并且每兩個字符間空兩格*/for (char i = 'A'; i <= 'Z'; i++) {//獲取寫文件指針位置int location = outFile.tellp();//寫入字符outFile << i;//文件指針會自動+1，再使用seekp跳到后兩個位置outFile.seekp(2, ios::cur);//打印測試信息cout << location << endl;}//關閉文件outFile.close();return 0;
}

4. 文本文件和二進制文件區別

(1) 不同操作系統下換行符號區別：

Linux下的換行：'\n'（ASCII：0x0a）
Windows下的換行：'\r\n'（ASCII：0x0d0a）
MacOS下的換行：'\r'（ASCII：0x0d）
由于ASCII碼不同，Linux和MacOS的文本文件在Windows中的記事本打開時不換行。

(2)?文本文件和二進制文件區別：

Linux下打開文件，用不用ios::binary沒區別。
Windows下打開文件，如果不用ios::binary，則會造成①讀取文件時，所有的'\r\n'都會被當作'\n'處理，因此會少讀了一個字符'\r'。②寫入文件時，寫入單獨的'\n'時，系統會自動加'\r'，因此多寫了一個字符'\r'。
一般來說，使用二進制文件更加節省空間。例如，保存123456，若保存于文本文件則需要6個字節，而保存于二進制文件用一個int的字節就行了。