C++的iostream標準庫介紹(1)

2019-11-17 05:03:44

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供稿：網(wǎng)友

　　我們從一開始就一直在利用C++的輸入輸出在做著各種練習，輸入輸出是由iostream庫提供的，所以討論此標準庫是有必要的，它與C語言的stdio庫不同，它從一開始就是用多重繼續(xù)與虛擬繼續(xù)實現(xiàn)的面向?qū)ο蟮膶哟谓Y(jié)構(gòu)，作為一個c++的標準庫組件提供給程序員使用。

　　iostream為內(nèi)置類型類型對象提供了輸入輸出支持，同時也支持文件的輸入輸出，類的設(shè)計者可以通過對iostream庫的擴展，來支持自定義類型的輸入輸出操作。　　為什么說要擴展才能提供支持呢？我們來一個示例。#include <stdio.h>
#include <iostream>
using namespace std;

class Test
{
    public:
        Test(int a=0,int b=0)
        {
            Test::a=a;
            Test::b=b;
        }
    int a;
    int b;
};
int main()
{
    Test t(100,50);
        scanf("%???",t);//不明確的輸入格式
    cout<<t<<endl;//同樣不夠明確
    cin>>t;//同樣不夠明確
    system("pause");
}　　由于自定義類的非凡性，在上面的代碼中，無論你使用c風格的輸入輸出，或者是c++的輸入輸出都不是不明確的一個表示，由于c語言沒有運算符重載機制，導(dǎo)致stdio庫的不可擴充性，讓我們無法讓printf()和scanf()支持對自定義類對象的擴充識別，而c++是可以通過運算符重載機制擴充iostream庫的，使系統(tǒng)能能夠識別自定義類型，從而讓輸入輸出明確的知道他們該干什么，格式是什么。

　　在上例中我們之所以用printf與cout進行對比目的是為了告訴大家，C與C++處理輸入輸出的根本不同，我們從c遠的輸入輸出可以很明顯看出是函數(shù)調(diào)用方式，而c++的則是對象模式，cout和cin是ostream類和istream類的對象。

　　C++中的iostream庫主要包含下圖所示的幾個頭文件: C++的iostream標準庫介紹(1)

　　我們所熟悉的輸入輸出操作分別是由istream(輸入流)和ostream(輸出流)這兩個類提供的，為了答應(yīng)雙向的輸入／輸出，由istream和ostream派生出了iostream類。

　　類的繼續(xù)關(guān)系見下圖： C++的iostream標準庫介紹(1)

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iostream庫定義了以下三個標準流對象：

　　１.cin，表示標準輸入(standard input)的istream類對象。cin使我們可以從設(shè)備讀如數(shù)據(jù)。
　　２.cout，表示標準輸出(standard output)的ostream類對象。cout使我們可以向設(shè)備輸出或者寫數(shù)據(jù)。

　　３.cerr，表示標準錯誤(standard error)的osttream類對象。cerr是導(dǎo)出程序錯誤消息的地方，它只能答應(yīng)向屏幕設(shè)備寫數(shù)據(jù)。

　　輸出主要由重載的左移操作符（<<）來完成，輸入主要由重載的右移操作符(>>)完成。

　　>>a表示將數(shù)據(jù)放入a對象中。
　　<<a表示將a對象中存儲的數(shù)據(jù)拿出。

　　這些標準的流對象都有默認的所對應(yīng)的設(shè)備，見下表： C++的iostream標準庫介紹(1)

　　圖中的意思表明cin對象的默認輸入設(shè)備是鍵盤，cout對象的默認輸出設(shè)備是顯示器屏幕。

　　那么原理上Ｃ++有是如何利用cin／cout對象與左移和右移運算符重載來實現(xiàn)輸入輸出的呢？

　　下面我們以輸出為例，說明其實現(xiàn)原理：

　　cout是ostream類的對象，因為它所指向的是標準設(shè)備（顯示器屏幕），所以它在iostream頭文件中作為全局對象進行定義。

　　ostream cout(stdout);//其默認指向的C中的標準設(shè)備名，作為其構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)使用。

　　在iostream.h頭文件中，ostream類對應(yīng)每個基本數(shù)據(jù)類型都有其友元函數(shù)對左移操作符進行了友元函數(shù)的重載。
　　ostream& Operator<<(ostream &temp,int source);
　　ostream& operator<<(ostream &temp,char *ps);
　　。。。。等等

　　一句輸出語句：cout<<"www.cndev-lab.com"；，事實上調(diào)用的就是ostream& operator<<(ostream &temp,char *ps);這個運算符重載函數(shù)，由于返回的是流對象的引用，引用可以作為左值使用，所以當程序中有類似cout<<"www.cndev-lab.com"<<"中國軟件開發(fā)實驗室";這樣的語句出現(xiàn)的時候，就能夠構(gòu)成連續(xù)輸出。　　由于iostream庫不光支持對象的輸入輸出，同時也支持文件流的輸入輸出，所以在具體講解左移與右移運算符重載只前，我們有必要先對文件的輸入輸出以及輸入輸出的控制符有所了解。

　　和文件有關(guān)系的輸入輸出類主要在fstream.h這個頭文件中被定義，在這個頭文件中主要被定義了三個類，由這三個類控制對文件的各種輸入輸出操作，他們分別是ifstream、ofstream、fstream，其中fstream類是由iostream類派生而來，他們之間的繼續(xù)關(guān)系見下圖所示。 C++的iostream標準庫介紹(1)

　　由于文件設(shè)備并不像顯示器屏幕與鍵盤那樣是標準默認設(shè)備，所以它在fstream.h頭文件中是沒有像cout那樣預(yù)先定義的全局對象，所以我們必須自己定義一個該類的對象，我們要以文件作為設(shè)備向文件輸出信息(也就是向文件寫數(shù)據(jù))，那么就應(yīng)該使用ofstream類。

　　ofstream類的默認構(gòu)造函數(shù)原形為：

　　ofstream::ofstream(const char *filename,int mode = ios::out,int openprot = filebuf::openprot);

　　filename：　　要打開的文件名
　　mode：　　　　要打開文件的方式
　　prot：　　　　打開文件的屬性

　　其中mode和openprot這兩個參數(shù)的可選項表見下表：

mode屬性表

　　ios::app：　　　以追加的方式打開文件
　　ios::ate：　　　文件打開后定位到文件尾，ios:app就包含有此屬性
　　ios::binary：　以二進制方式打開文件，缺省的方式是文本方式。兩種方式的區(qū)別見前文
　　ios::in：　　　文件以輸入方式打開
　　ios::out：　　　文件以輸出方式打開
　　ios::trunc：　　假如文件存在，把文件長度設(shè)為0

　　可以用“或”把以上屬性連接起來，如ios::outios::binary。

openprot屬性表:

　　0：普通文件，打開訪問
　　1：只讀文件
　　2：隱含文件
　　4：系統(tǒng)文件

　　可以用“或”或者“+”把以上屬性連接起來，如3或12就是以只讀和隱含屬性打開文件。

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　　示例代碼如下：//程序作者:管寧
//站點:www.cndev-lab.com
//所有稿件均有版權(quán),如要轉(zhuǎn)載,請務(wù)必聞名出處和作者

#include <fstream>
using namespace std;

int main()
{
    ofstream myfile("c://1.txt",ios::outios::trunc,0);
    myfile<<"中國軟件開發(fā)實驗室"<<endl<<"網(wǎng)址："<<"www.cndev-lab.com";
    myfile.close()
    system("pause");
}　　文件使用完后可以使用close成員函數(shù)關(guān)閉文件。

　　ios::app為追加模式，在使用追加模式的時候同時進行文件狀態(tài)的判定是一個比較好的習慣。

　　示例如下：//程序作者:管寧
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//所有稿件均有版權(quán),如要轉(zhuǎn)載,請務(wù)必聞名出處和作者
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
int main()
{
    ofstream myfile("c://1.txt",ios::app,0);
    if(!myfile)//或者寫成myfile.fail()
    {
        cout<<"文件打開失敗，目標文件狀態(tài)可能為只讀！";
        system("pause");
        exit(1);
    }
    myfile<<"中國軟件開發(fā)實驗室"<<endl<<"網(wǎng)址："<<"www.cndev-lab.com"<<endl;
    myfile.close();
}　　在定義ifstream和ofstream類對象的時候，我們也可以不指定文件。以后可以通過成員函數(shù)open()顯式的把一個文件連接到一個類對象上。

　　例如：//程序作者:管寧
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//所有稿件均有版權(quán),如要轉(zhuǎn)載,請務(wù)必聞名出處和作者
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
int main()
{
    ofstream myfile;
    myfile.open("c://1.txt",ios::outios::app,0);
    if(!myfile)//或者寫成myfile.fail()
    {
        cout<<"文件創(chuàng)建失敗,磁盤不可寫或者文件為只讀!";
        system("pause");
        exit(1);
    }
    myfile<<"中國軟件開發(fā)實驗室"<<endl<<"網(wǎng)址："<<"www.cndev-lab.com"<<endl;
    myfile.close();
}　　下面我們來看一下是如何利用ifstream類對象，將文件中的數(shù)據(jù)讀取出來，然后再輸出到標準設(shè)備中的例子。

　　代碼如下：//程序作者:管寧
//站點:www.cndev-lab.com
//所有稿件均有版權(quán),如要轉(zhuǎn)載,請務(wù)必聞名出處和作者
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
    ifstream myfile;

    myfile.open("c://1.txt",ios::in,0);
    if(!myfile)
    {
        cout<<"文件讀錯誤";
        system("pause");
        exit(1);
    }
    char ch;
    string content;
    while(myfile.get(ch))
    {
        content+=ch;
        cout.put(ch);//cout<<ch;這么寫也是可以的
    }
    myfile.close();
    cout<<content;
    system("pause");
}　　上例中，我們利用成員函數(shù)get()，逐一的讀取文件中的有效字符，再利用put()成員函數(shù)，將文件中的數(shù)據(jù)通過循環(huán)逐一輸出到標準設(shè)備(屏幕)上，get()成員函數(shù)會在文件讀到默尾的時候返回假值，所以我們可以利用它的這個特性作為while循環(huán)的終止條件，我們同時也在上例中引入了C++風格的字符串類型string，在循環(huán)讀取的時候逐一保存到content中，要使用string類型，必須包含string.h的頭文件。

更多內(nèi)容請看C/C++技術(shù)專題專題，或　　我們在簡單介紹過ofstream類和ifstream類后，我們再來看一下fstream類，fstream類是由iostream派生而來，fstream類對象可以同對文件進行讀寫操作。　　示例代碼如下：

//程序作者:管寧
//站點:www.cndev-lab.com
//所有稿件均有版權(quán),如要轉(zhuǎn)載,請務(wù)必聞名出處和作者
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
int main()
{
    fstream myfile;
    myfile.open("c://1.txt",ios::outios::app,0);
    if(!myfile)
    {
        cout<<"文件寫錯誤,文件屬性可能為只讀!"<<endl;
        system("pause");
        exit(1);
    }
    myfile<<"中國軟件開發(fā)實驗室"<<endl<<"網(wǎng)址："<<"www.cndev-lab.com"<<endl;
    myfile.close();

    myfile.open("c://1.txt",ios::in,0);
    if(!myfile)
    {
        cout<<"文件讀錯誤,文件可能丟失!"<<endl;

        system("pause");
        exit(1);
    }
    char ch;
    while(myfile.get(ch))
    {
        cout.put(ch);
    }
    myfile.close();
    system("pause");
}　　由于fstream類可以對文件同時進行讀寫操作，所以對它的對象進行初始話的時候一定要顯式的指定mode和openprot參數(shù)。　　接下來我們來學習一下串流類的基礎(chǔ)知識，什么叫串流類？
　　簡單的理解就是能夠控制字符串類型對象進行輸入輸出的類，C++不光可以支持C++風格的字符串流控制，還可以支持C風格的字符串流控制。

　　我們先看看看C++是如何對C風格的字符串流進行控制的，C中的字符串其實也就是字符數(shù)組，字符數(shù)組內(nèi)的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的位置的排列是連續(xù)的，我們通常用char str[size]或者char *str的方式聲明創(chuàng)建C風格字符數(shù)組，為了能讓字符數(shù)組作為設(shè)備并提供輸入輸出操作，C++引入了ostrstream、istrstream、strstream這三個類，要使用他們創(chuàng)建對象就必須包含strstream.h頭文件。
　　istrstream類用于執(zhí)行C風格的串流的輸入操作，也就是以字符串數(shù)組作為輸入設(shè)備。
　　ostrstream類用于執(zhí)行C風格的串流的輸出操作，也就是一字符串數(shù)組作為輸出設(shè)備。
　　strstream類同時可以支持C風格的串流的輸入輸出操作。

　　istrstream類是從istream（輸入流類）和strstreambase（字符串流基類）派生而來，ostrstream是從ostream（輸出流類）和strstreambase（字符串流基類）派生而來，strstream則是從iostream(輸入輸出流類)和和strstreambase（字符串流基類）派生而來。

　　他們的繼續(xù)關(guān)系如下圖所示: C++的iostream標準庫介紹(1)

　　串流同樣不是標準設(shè)備，不會有預(yù)先定義好的全局對象，所以不能直接操作，需要通過構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建對象。

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　　類istrstream的構(gòu)造函數(shù)原形如下：
　　istrstream::istrstream(const char *str,int size);
　　參數(shù)1表示字符串數(shù)組,而參數(shù)2表示數(shù)組大小，當size為0時，表示istrstream類對象直接連接到由str所指向的內(nèi)存空間并以/0結(jié)尾的字符串。

　　下面的示例代碼就是利用istrstream類創(chuàng)建類對象，制定流輸入設(shè)備為字符串數(shù)組，通過它向一個字符型對象輸入數(shù)據(jù)。

　　代碼如下：//程序作者:管寧
//站點:www.cndev-lab.com
//所有稿件均有版權(quán),如要轉(zhuǎn)載,請務(wù)必聞名出處和作者
#include <iostream>
#include <strstream>
using namespace std;
int main()
{
    char *name = "www.cndev-lab.com";
    int arraysize = strlen(name)+1;
    istrstream is(name,arraysize);
    char temp;
    is>>temp;
    cout<<temp;
    system("pause");
}　　類ostrstream用于執(zhí)行串流的輸出，它的構(gòu)造函數(shù)如下所示：

　　ostrstream::ostrstream(char *_Ptr,int streamsize,int Mode = ios::out);

　　第一個參數(shù)是字符數(shù)組，第二個是說明數(shù)組的大小，第三個參數(shù)是指打開方式。

　　我們來一個示例代碼：#include <iostream>
#include <strstream>
using namespace std;
int main()
{
    int arraysize=1;
    char *pbuffer=new char[arraysize];
    ostrstream ostr(pbuffer,arraysize,ios::out);
    ostr<<arraysize<<ends;//使用ostrstream輸出到流對象的時候,要用ends結(jié)束字符串
    cout<<pbuffer;
    delete[] pbuffer;
    system("pause");
}　　上面的代碼中，我們創(chuàng)建一個c風格的串流輸出對象ostr，我們將arraysize內(nèi)的數(shù)據(jù)成功的以字符串的形式輸出到了ostr對象所指向的pbuffer指針的堆空間中，pbuffer也正是我們要輸出的字符串數(shù)組，在結(jié)尾要使用ends結(jié)束字符串，假如不這么做就有溢出的危險。

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