C++的IO流

1. C语言的输入与输出

C语言中我们用到的最频繁的输入输出方式就是scanf ()与printf()。 scanf(): 从标准输入设备(键盘)读取数据，并将值存放在变量中。printf(): 将指定的文字/字符串输出到标准输出设备(屏幕)。注意宽度输出和精度输出控制。C语言借助了相应的缓冲区来进行输入与输出。
缓冲区： 缓冲区是用作中介的内存块，它是将信息从设备传输到程序或从程序传输给设备的临时存储工具。

输入时：从磁盘读取大量信息，将这些信息存储在输入缓冲区，然后每次从缓冲区中读取一个字节。
输出时：程序首先将输出缓冲区填满，然后把整块数据传输给硬盘，并清空缓冲区，以备下次输出使用。这个过程被称作刷新缓冲区。

对输入输出缓冲区的理解：
1.可以屏蔽掉低级I/O的实现，低级I/O的实现依赖操作系统本身内核的实现，所以如果能够屏蔽这部分的差异，可以很容易写出可移植的程序。
2.可以使用这部分的内容实现“行”读取的行为，对于计算机而言是没有“行”这个概念，有了这部分，就可以定义“行”的概念，然后解析缓冲区的内容，返回一个“行”。

2.C++的IO流

2.1流是什么

“流”即是流动的意思，是物质从一处向另一处流动的过程，是对一种有序连续且具有方向性的数据（ 其单位可以是bit,byte,packet ）的抽象描述。 C++流是指信息从外部输入设备（如键盘）向计算机内部（如内存）输入和从内存向外部输出设备（显示器）输出的过程。这种输入输出的过程被形象的比喻为“流”。
它的特性是：有序连续、具有方向性
为了实现这种流动，C++定义了I/O标准类库，这些每个类都称为流/流类，用以完成某方面的功能。

2.2C++IO流

C++系统实现了一个庞大的类库，其中ios为基类，其他类都是直接或间接派生自ios类。

streambuf类为缓冲区提供了内存，并提供了用于填充缓冲区、访问缓冲区内容、刷新缓冲区和管理缓冲区内存的类方法；
ios_base类表示流的一般特征，如是否可读取、是二进制流还是文本流；
ios类基于ios_base,其中包括了指向streambuf对象的指针成员；
ostream类是从ios类中派生而来的，提供了输出方法；
istream类也是从ios类中派生而来的，提供了输入方法；
iostream类是基于istream和ostream类的，因此继承了输入方法和输出方法。

在C++的流类库中定义了四个全局流对象：cin，cout，cerr和clog。 cin标准输入流对象，键盘为其对应的标准设备；cout标准输出流对象，显示器为标准设备。cerr和clog标准错误输出流，输出设备是显示器在流类库中，最重要的两部分功能为标准输入/输出（standard input/output）和文件处理。在新库中要使用这四个功能，必须包含文件并引入std标准命名空间。

注意：
1.cin为缓冲流。键盘输入的数据保存在缓冲区中，当要提取时，是从缓冲区中拿。如果一次输入过多，会留在那儿慢慢用，如果输入错了，必须在回车之前修改，如果回车键按下就无法挽回了。只有把输入缓冲区中的数据取完后，才要求输入新的数据。不可能用刷新来清除缓冲区，所以不能输错，也不能多输。
2.输入的数据类型必须与要提取的数据类型一致，否则出错。出错只是在流的状态字state中对应位置位，程序继续。
3.空格和回车都可以作为数据之间的分格符，所以多个数据可以在一行输入，也可以分行输入。但如果是字符型和字符串，则空格（ASCII码为32）无法用cin输入，字符串中也不能有空格。回车符也无法读入。

3.文件操作

程序运行时产生的数据都属于临时数据，程序一旦运行结束都会被释放，通过文件可以将数据持久化。 C++对文件操作需要包含头文件<fstream>。

C++根据文件内容的数据格式分为二进制文件和文本文件。
文本文件：文件以文本的ASSII码形式存储在计算机中。
二进制文件：文件以文本的二进制形式存储在计算机中，用户一般不能直接读懂他们。

操作文件的三大类：
1.ofstream(写操作)
2.ifstream(读操作)
3.fstream(读写操作)

文件的操作步骤：

1. 定义一个文件流对象
   ifstream ifile(只输入用)
   ofstream ofile(只输出用)
   fstream iofile(既输入又输出用)
2. 使用文件流对象的成员函数打开一个磁盘文件，使得文件流对象和磁盘文件之间建立联系。
3. 使用提取和插入运算符对文件进行读写操作，或使用成员函数进行读写。
4. 关闭文件。

3.1文本文件

3.1.1写文件

步骤：
1.包含头文件#include<fstream>
2. 定义一个文件流对象 ofstream ofs;
3. 打开文件 ofs.open("文件路径"，打开方式);
4. 写文件 ofs<<"写入的数据";
6. 关闭文件 ofs.close();

注意： 文件打开方式可以配合使用，利用|操作符。
例如：用二进制打开文件：ios:binary|ios:out

利用写文件操作：

#include<iostream>
#include<fstream>//1.头文件
using namespace std;
void test() {
	//2.创建流对象
	ofstream offile;
	//3.打开文件
	offile.open("test.txt", ios::out);
	//4.写内容
	offile << "姓名：小明" << endl;
	offile << "年龄：18" << endl;
	//5.关闭文件
	offile.close();
}
int main() {
	test();
	return 0;
}

程序运行后，屏幕上并没有出现打印的内容。这是因为我们进行的是文件操作，我们可以打开文件操作的路径(默认路径为程序所在路径)，就可以看到我们的test.txt。

总结：
1.文件操作必须包含头文件
2.读文件可以利用ofstream类或fstream类
3.打开文件时需要指定操作文件的路径以及打开方式
4.利用<<可以向文件里写数据
5.操作完毕，关闭文件

3.1.2读文件

步骤：
1.包含头文件#include<fstream>
2. 定义一个文件流对象 ifstream ifs;
3. 打开文件并判断文件是否打开成功 ifs.open("文件路径"，打开方式);
4. 读文件 四种读取方式
5. 关闭文件 ifs.close();

#include<iostream>
#include<string>
#include<fstream>//1.头文件
using namespace std;
void test01() {
	//2.操作流对象
	ifstream iffile;
	//3.打开文件，并判断是否打开成功
	iffile.open("test.txt", ios::in);
	if (!iffile.is_open()) {
		cout << "文件打开失败！" << endl;
		return; 
	}
	//4.读取文件
	//第一种
	char buf[1024] = { 0 };
	while (iffile >> buf) {
		cout << buf << endl;
	}

	//第二种
	//char buf[1024] = { 0 };
	//while (iffile.getline(buf, sizeof(buf))) {
	//	cout << buf << endl;
	//}

	//第三种
	//string buf;
	//while (getline(iffile, buf)) {
	//	cout << buf << endl;
	//}

	//第四种
	//char c;
	//while ((c = iffile.get()) != EOF) {/* EOF end of file*/
	//	cout << c;
	//}

	//5.关闭文件
	iffile.close();
}
int main() {
	test01();
	return 0;
}

通过读文件操作可以将文件打印到屏幕上。

总结：
1.读文件可以用ifstream或fstream
2.利用函数is_open()判断文件是否打开成功
3.close()关闭文件

3.2二进制文件

以二进制的方式对文件进行读写操作，打开方式要指定为ios:binary

3.2.1二进制写文件

二进制写文件主要利用流对象调用成员函数write()
函数原型：ostream& write(const char* buffer,int len);
参数解释：字符指针buffer指向内存中的一段存储空间，len是读写的字节数

#include<string>
#include<fstream>//1.头文件
using namespace std;
class Person {
public:
	char m_Name[40];
	int m_Age;
};
void test02() {
	//2.创建流对象
	ofstream offile;
	//3.打开文件
	offile.open("person.txt", ios::out|ios::binary);
	//4.写文件
	Person p = { "张三",19 };
	offile.write((const char*)&p, sizeof(Person));
	//关闭文件
	offile.close();
}
int main() {
	test02();
	return 0;
}

打开目录下的person.txt文件，因为我们是以二进制进行写入文件，所以打开会看到有乱码产生。

总结：
文件流输出流对象可以通过write()函数，以二进制的方式写数据。

3.2.2二进制读文件

二进制方式读文件主要利用流对象调用成员函数read()
函数原型：istream& read(char *buffer,int len);
参数解释:字符指针buffer指向内存中的一段存储空间，len是读写的字节数

#include <iostream>
#include<string>
#include<fstream>//1.头文件
using namespace std;
class Person {
public:
	char m_Name[40];
	int m_Age;
};
void test03() {
	//2.创建流对象
	ifstream iffile;
	//3.打开文件,判断文件是否打开成功
	iffile.open("person.txt", ios::in | ios::binary);
	if (!iffile.is_open()) {
		cout<< "文件打开失败！" << endl;
	}
	//4.读文件
	Person p;
	iffile.read((char*)&p, sizeof(Person));
	cout << "姓名：" << p.m_Name <<" "<<"年龄：" << p.m_Age << endl;
	//关闭文件
	iffile.close();
}
int main() {
	test03();
	return 0;
}

虽然文件里出现了乱码，但我们读出的是正确的信息。二进制写入出现乱码是正常的。