C語言的輸入與輸出

C語言中我們用到的最頻繁的輸入輸出方式就是scanf ()與printf()。 scanf(): 從標準輸入設備(鍵盤)讀取數據，并將值存放在變量中。printf(): 將指定的文字/字符串輸出到標準輸出設備(屏幕)。注意寬度輸出和精度輸出控制。C語言借助了相應的緩沖區來進行輸入與輸出。

如下圖所示：?

對輸入輸出緩沖區的理解：

• 1.可以屏蔽掉低級I/O的實現，低級I/O的實現依賴操作系統本身內核的實現，所以如果能夠屏蔽這部分的差異，可以很容易寫出可移植的程序。
• 2.可以使用這部分的內容實現“行”讀取的行為，對于計算機而言是沒有“行”這個概念，有了這部分，就可以定義“行”的概念，然后解析緩沖區的內容，返回一個“行”。?

流是什么

• “流”即是流動的意思，是物質從一處向另一處流動的過程，是對一種有序連續且具有方向性的數據（ 其單位可以是bit,byte,packet ）的抽象描述。
• C++流是指信息從外部輸入設備（如鍵盤）向計算機內部（如內存）輸入和從內存向外部輸出設備（顯示器）輸出的過程。這種輸入輸出的過程被形象的比喻為“流”。
• 它的特性是：有序連續、具有方向性
• 為了實現這種流動，C++定義了I/O標準類庫，這些每個類都稱為流/流類，用以完成某方面的功能

C++IO流

C++系統實現了一個龐大的類庫，其中ios為基類，其他類都是直接或間接派生自ios類

C++標準IO流

• C++標準庫提供了4個全局流對象cin、cout、cerr、clog，使用cout進行標準輸出，即數據從內存流向控制臺(顯示器)。使用cin進行標準輸入即數據通過鍵盤輸入到程序中，同時C++標準庫還提供了cerr用來進行標準錯誤的輸出，以及clog進行日志的輸出，從上圖可以看出，cout、cerr、clog是ostream類的三個不同的對象，因此這三個對象現在基本沒有區別，只是應用場景不同。
• 在使用時候必須要包含文件并引入std標準命名空間。

注意：

• 1. cin為緩沖流。鍵盤輸入的數據保存在緩沖區中，當要提取時，是從緩沖區中拿。如果一次輸入過多，會留在那兒慢慢用，如果輸入錯了，必須在回車之前修改，如果回車鍵按下就無法挽回了。只有把輸入緩沖區中的數據取完后，才要求輸入新的數據。
• 2. 輸入的數據類型必須與要提取的數據類型一致，否則出錯。出錯只是在流的狀態字state中對應位置位（置1），程序繼續。
• 3. 空格和回車都可以作為數據之間的分格符，所以多個數據可以在一行輸入，也可以分行輸入。但如果是字符型和字符串，則空格（ASCII碼為32）無法用cin輸入，字符串中也不能有空格。回車符也無法讀入。
• 4. cin和cout可以直接輸入和輸出內置類型數據，原因：標準庫已經將所有內置類型的輸入和輸出全部重載了:

?

• 5. 對于自定義類型，如果要支持cin和cout的標準輸入輸出，需要對<<和>>進行重載。
• 6. 在線OJ中的輸入和輸出：

1. 對于IO類型的算法，一般都需要循環輸入：
2. 輸出：嚴格按照題目的要求進行，多一個少一個空格都不行。
3. 連續輸入時，vs系列編譯器下在輸入ctrl+Z時結束

// 單個元素循環輸入
while(cin>>a)
{// ...
}
// 多個元素循環輸入
while(c>>a>>b>>c)
{// ...
}
// 整行接收
while(cin>>str)
{// ...
}

• 7. istream類型對象轉換為邏輯條件判斷值

istream& operator>> (int& val);
explicit operator bool() const;

實際上我們看到使用while(cin>>i)去流中提取對象數據時，調用的是operator>>，返回值是
istream類型的對象，那么這里可以做邏輯條件值，源自于istream的對象又調用了operator
bool，operator bool調用時如果接收流失敗，或者有結束標志，則返回false。
?

class Date
{friend ostream& operator << (ostream& out, const Date& d);friend istream& operator >> (istream& in, Date& d);
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1):_year(year), _month(month), _day(day){}operator bool(){// 這里是隨意寫的，假設輸入_year為0，則結束if (_year == 0)return false;elsereturn true;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
istream& operator >> (istream& in, Date& d)
{in >> d._year >> d._month >> d._day;return in;
}
ostream& operator << (ostream& out, const Date& d)
{out << d._year << " " << d._month << " " << d._day;return out;
}
// C++ IO流，使用面向對象+運算符重載的方式
// 能更好的兼容自定義類型，流插入和流提取
int main()
{// 自動識別類型的本質--函數重載// 內置類型可以直接使用--因為庫里面ostream類型已經實現了int i = 1;double j = 2.2;cout << i << endl;cout << j << endl;// 自定義類型則需要我們自己重載<< 和 >>Date d(2022, 4, 10);cout << d;while (d){cin >> d;cout << d;}return 0;
}

C++文件IO流

C++根據文件內容的數據格式分為二進制文件和文本文件。采用文件流對象操作文件的一般步驟：

• 定義一個文件流對象

1. ifstream ifile(只輸入用)
2. ofstream ofile(只輸出用)
3. fstream iofile(既輸入又輸出用)

• 使用文件流對象的成員函數打開一個磁盤文件，使得文件流對象和磁盤文件之間建立聯系
• 使用提取和插入運算符對文件進行讀寫操作，或使用成員函數進行讀寫
• 關閉文件
  ?

struct ServerInfo
{char _address[32];int _port;Date _date;
};
struct ConfigManager
{
public:ConfigManager(const char* filename):_filename(filename){}void WriteBin(const ServerInfo& info){ofstream ofs(_filename, ios_base::out | ios_base::binary);ofs.write((const char*)&info, sizeof(info));}void ReadBin(ServerInfo& info){ifstream ifs(_filename, ios_base::in | ios_base::binary);ifs.read((char*)&info, sizeof(info));}// C++文件流的優勢就是可以對內置類型和自定義類型，都使用// 一樣的方式，去流插入和流提取數據// 當然這里自定義類型Date需要重載>> 和 <<// istream& operator >> (istream& in, Date& d)// ostream& operator << (ostream& out, const Date& d)void WriteText(const ServerInfo& info){ofstream ofs(_filename);ofs << info._address << " " << info._port << " " << info._date;}void ReadText(ServerInfo& info){ifstream ifs(_filename);ifs >> info._address >> info._port >> info._date;}
private:string _filename; // 配置文件
};
int main()
{ServerInfo winfo = { "192.0.0.1", 80, { 2022, 4, 10 } };// 二進制讀寫ConfigManager cf_bin("test.bin");cf_bin.WriteBin(winfo);ServerInfo rbinfo;cf_bin.ReadBin(rbinfo);cout << rbinfo._address << " " << rbinfo._port << " "<< rbinfo._date << endl;// 文本讀寫ConfigManager cf_text("test.text");cf_text.WriteText(winfo);ServerInfo rtinfo;cf_text.ReadText(rtinfo);cout << rtinfo._address << " " << rtinfo._port << " " <<rtinfo._date << endl;return 0;
}

stringstream的簡單介紹

在C語言中，如果想要將一個整形變量的數據轉化為字符串格式，如何去做？

• 使用itoa()函數
• 使用sprintf()函數

但是兩個函數在轉化時，都得需要先給出保存結果的空間，那空間要給多大呢，就不太好界定，而且轉化格式不匹配時，可能還會得到錯誤的結果甚至程序崩潰。

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;
}

在C++中，可以使用stringstream類對象來避開此問題。

在程序中如果想要使用stringstream，必須要包含頭文件。在該頭文件下，標準庫三個類：
istringstream、ostringstream 和 stringstream，分別用來進行流的輸入、輸出和輸入輸出操
作，本文主要介紹stringstream。
stringstream主要可以用來：

將數值類型數據格式化為字符串

#include<sstream>
int main()
{int a = 12345678;string sa;// 將一個整形變量轉化為字符串，存儲到string類對象中stringstream s;s << a;s >> sa;// clear()// 注意多次轉換時，必須使用clear將上次轉換狀態清空掉// stringstreams在轉換結尾時(即最后一個轉換后),會將其內部狀態設置為badbit// 因此下一次轉換是必須調用clear()將狀態重置為goodbit才可以轉換// 但是clear()不會將stringstreams底層字符串清空掉// s.str("");// 將stringstream底層管理string對象設置成"",// 否則多次轉換時，會將結果全部累積在底層string對象中s.str("");s.clear(); // 清空s, 不清空會轉化失敗double d = 12.34;s << d;s >> sa;string sValue;sValue = s.str(); // str()方法：返回stringsteam中管理的string類型cout << sValue << endl;return 0;
}

字符串拼接

int main()
{stringstream sstream;// 將多個字符串放入 sstream 中sstream << "first" << " " << "string,";sstream << " second string";cout << "strResult is: " << sstream.str() << endl;// 清空 sstreamsstream.str("");sstream << "third string";cout << "After clear, strResult is: " << sstream.str() << endl;return 0;
}

序列化和反序列化結構數據

struct ChatInfo
{string _name; // 名字int _id; // idDate _date; // 時間string _msg; // 聊天信息
};
int main()
{// 結構信息序列化為字符串ChatInfo winfo = { "張三", 135246, { 2022, 4, 10 }, "晚上一起看電影吧"};ostringstream oss;oss << winfo._name << " " << winfo._id << " " << winfo._date << " "<< winfo._msg;string str = oss.str();cout << str << endl << endl;// 我們通過網絡這個字符串發送給對象，實際開發中，信息相對更復雜，// 一般會選用Json、xml等方式進行更好的支持// 字符串解析成結構信息ChatInfo rInfo;istringstream iss(str);iss >> rInfo._name >> rInfo._id >> rInfo._date >> rInfo._msg;cout << "-------------------------------------------------------"<< endl;cout << "姓名：" << rInfo._name << "(" << rInfo._id << ") ";cout << rInfo._date << endl;cout << rInfo._name << ":>" << rInfo._msg << endl;cout << "-------------------------------------------------------"<< endl;return 0;
}

注意：?

• 1. stringstream實際是在其底層維護了一個string類型的對象用來保存結果。
• 2. 多次數據類型轉化時，一定要用clear()來清空，才能正確轉化，但clear()不會將stringstream底層的string對象清空。
• 3. 可以使用s. str("")方法將底層string對象設置為""空字符串。
• 4. 可以使用s.str()將讓stringstream返回其底層的string對象。
• 5. stringstream使用string類對象代替字符數組，可以避免緩沖區溢出的危險，而且其會對參數類型進行推演，不需要格式化控制，也不會出現格式化失敗的風險，因此使用更方便，更安全。