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C/C++中I/O進階詳解及其作用介紹

更新時間：2021年09月02日 16:49:15 作者：我是小白呀

這篇文章主要介紹了C/C++中I/O進階詳解及其作用，本文給大家介紹的非常詳細(xì)，對大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價值，需要的朋友可以參考下

概述

C++ 的輸入 (input stream) 和輸出 (output stream)是由若干字節(jié)組成的字節(jié)序列, 使得數(shù)據(jù)按順序從一個對象傳送到另一對象. 流 (stream) 表示量信息從源到目的端的流動.

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C++ 的輸入輸出包括:

標(biāo)準(zhǔn) I/O: 對系統(tǒng)指定的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的輸入

文件 I/O: 對磁盤文件的輸入和輸出

串 I/O: 對內(nèi)存中指定的空間進行的輸入和輸出

I/O 類庫

I/O stream 類庫:

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頭文件是程序與類庫的接口, iostream 類庫的接口分別由不同的文件來實現(xiàn).

常用的頭文件:

iostream: 包含對 I/O 進行操作的基本信息

fstream: 用于用戶管理的文件的 I/O 操作

strstream: 用于字符串流的 I/O 操作

stdiostream: 用于混合使用 C 和 C++ 的 I/O 機制

iomanip: 使用格式化 I/O 時的操作

I/O 中的重載

在之前的文章中我們使用<<和>>來實現(xiàn)控制臺的輸出和輸入.

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<<和>>被重載來用于標(biāo)準(zhǔn)類型數(shù)據(jù)的輸出和輸入:

<<和>>本來是 C++ 中的左位移運算符和右位移運算符
在 iostream 頭文件中<<和>>被重載了
在使用<<和>>的時候, 我們必須#include <iostream>

在 input stream 和 output stream 類中對位移運算符<<和>>進行重載的成員函數(shù), 包括:

ostream operator << (int );
ostream operator << (float );
ostream operator << (char );
ostream operator << (char *);

注: 想將<<和>>用于自己聲明的類型數(shù)據(jù)必須對<<和>>進行重載.

流對象

I/O stream 頭文件還定義了 4 種流對象:

cin: 從標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備輸入到內(nèi)存的數(shù)據(jù)流對象, 稱- 為 cin 流或標(biāo)準(zhǔn)輸入流
cout: 從內(nèi)存輸出到控制臺的數(shù)據(jù)流對象, 稱為 cout 流或標(biāo)準(zhǔn)輸出流
cerr 和 clog: 向控制臺輸出錯誤信息

例如:

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當(dāng)我們從鍵盤輸入 “World”, cin 會把字符串存入內(nèi)存, 當(dāng)我們調(diào)用 cout, 內(nèi)存中的 “World” 就被輸出到控制臺上.

標(biāo)準(zhǔn)輸入流

標(biāo)準(zhǔn)輸出流, 是流向標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備的數(shù)據(jù). ostream 類定義了 3 個輸出流對象: cout, cerr, clog.

cin 流對象

cin 是 istream 類的對象, 從標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備獲取數(shù)據(jù). 程序中的變量通過流提取符>>從 cin 流中提取數(shù)據(jù):

流提取符>>從流中提取數(shù)據(jù)時, 通常跳過流中的空格, tab 鍵, 換行符等空白字符

只有在輸入完數(shù)據(jù)再按回車鍵后, 該行數(shù)據(jù)才被送入鍵盤緩沖區(qū), 形成輸入流. 提取運算符>>才能從中提取數(shù)據(jù)

程序?qū)逆I盤緩沖區(qū)中連續(xù)的獲得數(shù)據(jù)

當(dāng)遇到無效字符或文件結(jié)束符^Z時, cin 無法正常提取數(shù)據(jù), 處于出錯狀態(tài), 返回 0 值 (false)

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案例

輸入個數(shù)不確定的成績:

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

int main() {
    // 定義變量
    double grade;
    cout << "enter your grade:\n";
    while (cin >> grade){
        if(grade >= 85){
            cout << grade << " Good!" << endl;
        }
        if(grade < 60){
            cout << grade << " fail" << endl;
        }
        cout << "enter your grade:\n";
    }
    cout << "The end." << endl;

    return 0;
}

輸出結(jié)果:

enter your grade:
90
90 Good!
enter your grade:
12
12 fail
enter your grade:
^Z
The end.

get 函數(shù)

不帶參數(shù)的 get 函數(shù):

cin.get()

從輸入流中提取一個字符, 返回讀入的字符
遇到輸入流中的文件結(jié)束符, 則返回 EOF (End Of File)

有一個參數(shù)的 get 函數(shù):

cin.get(c)

從輸入流中讀取一個字符, 賦值給字符變量 c
讀取成功返回真, 失敗或遇到文件結(jié)束符返回 0 (false)

有 3 個參數(shù)的 get 函數(shù):

cin.get(字符數(shù)組或指針, n, 終止字符)

從輸入流中讀取 n-1 個字符, 賦值給指定的字符數(shù)組
若在讀取 n-1 個字符之前遇到指定的終止字符, 則提前結(jié)束讀取
讀取成功函數(shù)返回真, 失敗返回 0 (false)

getline 函數(shù)

getline 函數(shù)的作用是從輸入流中讀取一行字符. 例如:

istream &getline(char *buffer, streamsize num );
istream &getline(char *buffer, streamsize num, char delim );

getline 函數(shù)用于輸入流, 讀取字符到 buffer 中, 直到:

num-1 個字符已經(jīng)讀入
碰到一個換行標(biāo)志
碰到一個 EOF
讀到字符 delim

注: getline 函數(shù)遇到空白字符不結(jié)束.

eof 函數(shù)

eof (End Of File) 表示文件結(jié)束. 從輸入流讀取數(shù)據(jù)如果達(dá)到文件末尾或遇到文件結(jié)束符時, eof 函數(shù)的值為非零值 (true), 否則為 0 (false)

cout 流對象

cout 是 console input 的縮寫, 意為在控制臺的輸出:

cout 不是 C++ 預(yù)定義的關(guān)鍵字, 它是 ostream 流類的對象, 在 iostream 中定義
“cout <<” 輸出基本類型的數(shù)據(jù)時, 可以不必考慮數(shù)據(jù)是什么類型,系統(tǒng)會判斷數(shù)據(jù)的類型, 并根據(jù)其類型選擇調(diào)用與之匹配的運算符重載函數(shù)
cout 流在內(nèi)存中對應(yīng)開辟了一個緩沖區(qū), 用來存放流中的數(shù)據(jù), 當(dāng)向 cout 流插入一個 endl 時, 立即輸出流中所有數(shù)據(jù), 然后插入一個換行符, 并刷新流 (清空緩沖區(qū))
cout.flush(); 輸出流中所有數(shù)據(jù), 刷新緩沖區(qū)

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cerr 流對象

cerr 流對象是標(biāo)準(zhǔn)錯誤流, 被指定為與顯示器關(guān)聯(lián). cerr 的作用是想標(biāo)準(zhǔn)組錯誤設(shè)備 (standard error device) 輸出有關(guān)出錯信息.

cerr 和 cout 的區(qū)別:

cout 流通常是傳送到顯示器輸出, 但也可以被重新定向輸出到磁盤文件
cerr 流中的信息只能在顯示器輸出

cerr 的用途:

當(dāng)調(diào)試程序時, 往往不希望程序運行時的出錯信息被送到其他文件, 而要求在顯示器上及時輸出, 這是應(yīng)該用 cerr
cerr 流中的信息是用戶根據(jù)需要指定的

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案例 (解一元二次方程):

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

int main() {
    double a, b, c, delta;
    cout << "please input a, b, c:\n";
    cin >> a >> b >> c;

    if (a==0){
        cerr << "a is equal to zero, error!" << endl;
    }else if((delta = b*b - 4*a*c) < 0){
        cerr << "delta < 0, error" << endl;
    }else{
        cout << "x1=" << (-b + sqrt(delta)) / (2*a) << endl;
        cout << "x1=" << (-b - sqrt(delta)) / (2*a) << endl;
    }
    
    return 0;
}

輸出結(jié)果:

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