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🚀一、C++的输入和输出
⛳（一）C++的标准输入输出
在C语言中，我们通常会使用 scanf、printf 和其他所有标准C输入和输出函数，来对数据进行输入输出操作。在C++语言中，C语言的这一套输入输出库我们仍然能使用，但是 C++ 又增加了一套新的、更容易使用的输入输出库。即iostream库
iostream 库包含两个基础类型 istream 和 ostream，分别表示输入流和输出流。一个流就是一个字符序列，是从IO设备读出或写入IO设备的。术语“流”(stream）想要表达的是，随着时间的推移，字符是顺序生成或消耗的。
标准输入输出对象：
标准库定义了4个IO对象。为了处理输入，我们使用一个名为cin(发音为see-in)的istream类型的对象。这个对象也被称为标准输入( standard input)。对于输出，我们使用一个名为 cout(发音为 see-out）的ostream类型的对象。此对象也被称为标准输出( standard output)。标准库还定义了其他两个ostream对象，名为cerr和clog(发音分别为see-err和 see-log)。我们通常用cerr来输出警告和错误消息，因此它也被称为标准错误（standard error)。而clog用来输出程序运行时的一般性信息。
🎈1.使用cout进行C++输出
（1）基本用法：
cout << "come up and C++ me some time. " ;
-
<<符号表示该语句把这个字符串发送给cout（只是发送该字符串的地址）；该符号指出了信息流动的路径
-
可以用<<符号拼接输出：
cout << "Now you have " << carrots << " carrots." << endl ; -
cout是一个预定义的对象，对象是类的特点实例
-
从概念上看，输出是一个流，即从程序流出的一系列字符。cout对象表示这种流，其属性是在iostream文件中定义的。cout的对象属性包括一个插入运算符(<<)，它可以将其右侧的信息插入到流中。
-
与printf复杂的使用转换说明不同，C++插入运算符 (<<）会根据其后的数据类型应地调整其行为，这是一个运算符重载的例子。cout的智能行为源自C++的面向对象特性
C++提供了两种发送消息的方式：一种方式是使用类方法（本质上就是函数调用）；另一种方式是重新定义运算符，cin和cout采用的就是这种方式。因此，下面的语句使用重新定义的<<运算符将“显示消息”发送给cout：
//使用运算符重载
cout << "I am not a crook."
//使用类方法
cout.put('!');
cout.put(ch);
（1）格式化输出
ostream类包含一些可用于控制格式的成员函数，能够精确地控制输出的格式—字段宽度、小数位数、采用小数格式还是E格式等，比如setf()
通常cout会删除结尾的零，例如，将3333333.250000显示为3333333.25。调用cout.setf( )将覆盖这种行为
cout.setf(ios_base::fixed, ios_base::floatfield); // fixed-point
cout << 3333.250000;
cout.setf（ios：：boolalpha）函数调用设置了一个标记，该标记命令cout显示true和false，而不是1和0。老式C++实现可能要求使用ios：boolalpha，而不是ios_base：：boolalpha来作为cout.setf( )的参数。
cout.setf(ios_base: :boolalpha); //a newer C++ feature
下面的语句导致cout在使用定点表示法时，显示三位小数：
std::cout.precision(3) ;
操作符：
**①控制符endl：**表示换行，和cout一样也是在头文件iostream中定义的，且位于名称空间std中
打印字符串时，cout 不会自动移到下一行，第一条cout语句会将光标留在输出字符串的后面。每条cout 语句的输出从前一个输出的末尾开始
cout << "come up and C++ me some time. " << endl;
②进制控制符：
在默认情况下，cout以十进制格式显示整数，而不管这些整数在程序中是如何书写的
int chest = 42; //decimal integer literal
int waist = 0x42; // hexadecimal integer literal
int inseam = 042; //octal integer literal
cout << "chest = " << chest << "(42 in decimal ) \n" ;
cout <<" waist = " << waist e< "(0x42 in hex) \n " ;
cout c< "inseam = " c< inseam << "(042 in octal)\n" ;
//输出：
chest = 42(42 in decimal)
waist = 66(0x42 in hex)
inseam = 34(042 in octal)
控制符dec、hex和oct，分别用于指示cout以十进制、十六进制和八进制格式显示整数，默认格式为十进制，在修改格式之前，原来的格式将一直有效：
cout<<hex; //不会在屏幕上显示任何内容，而只是修改cout显示整数的方式。
③换行符\n：
C++还提供了另一种在输出中指示换行的旧式方法:C语言的转义字符：\n，同样表示换行
cout << "what's next?\n";
🎈2.使用cin进行C++输入
int carrots;
cin >> carrots;
- 信息从cin流向carrots，就像C++将输出看作是流出程序的字符流一样，它也将输入看作是流入程序的字符流。iostream文件将cin定义为一个表示这种流的对象。输出时，<<运算符将字符串插入到输出流中;输入时,cin 使用>>运算符从输入流中抽取字符。通常，需要在运算符右侧提供一个变量，以接收抽取的信息（符号<<和>>被选择用来指示信息流的方向)。
- 与cout一样，cin也是一个智能对象。它可以将通过键盘输入的一系列字符（即输入）转换为接收信息的变量能够接受的类型。
- 如果cin位于测试条件中，则将被转换为bool类型。如果输入成功，则转换后的值为true，否则为false。
cin与scanf()比较：
从键盘输入的都是文本，因为键盘只能生成文本字符：字母、数字和标点符号。转换说明指示了读取哪种类型的字符
-
cin和scanf()一样使用空白（空格、制表符和换行符）来确定字符串的结束位置，同样会把非数字字符放回输入，这意味着程序在下一次读取输入时，首先读到的是上一次读取丢弃的非数字字符
-
scanf使用转换说明，而cin的插入运算符 (>>）会根据其后的数据类型应地调整其行为，如果我们输入的数据类型不匹配，会结束输入，并且不匹配的输入会放回输入缓冲区中，会影响下一次的输入（会自动读取缓冲区内容）需要使用
fflush(stdin)清空缓冲区内容
（1）cin处理单字符输入
cin对象支持3种不同模式的单字符输入，其用户接口各不相同。
①使用原始的cin输入
这种情况单字符输入的话，cin忽略空格和换行符
②使用cin.get(ch)
成员函数cin.get(ch)读取输入中的下一个字符（即使它是空格），并将其赋给变量ch
每次读取一个字符，直到遇到EOF的输入循环的基本设计如下：
cin.get (ch) ; // attempt to read a char
while (cin.fail() == false) // test for EOF
{
...// do stuff
cin.get(ch) ; //attempt to read another char
}
//可改写为：
while (!cin.fail())
-
方法cin.get(char)的返回值是一个cin对象。然而，istream类提供了一个可以将istream对象（如cin）转换为bool值的函数；当cin出现在需要bool值的地方（如在while循环的测试条件中）时，该转换函数将被调用。另外，如果最后一次读取成功了，则转换得到的bool值为true；否则为false。这意味着可以将上述while测试改写为这样：
while (cin)这比!cin.fail( )或!cin.eof( )更通用，因为它可以检测到其他失败原因，如磁盘故障。
-
最后，由于cin.get(char)的返回值为cin，因此可以将循环精简成这种格式：
while (cin.get(ch))
③C语言getchar()和putchar()的替代
不接受任何参数的cin.get( )成员函数返回输入中的下一个字符。该函数的工作方式与C语言中的getchar( )相似，将字符编码作为int值返回；而cin.get(ch)返回一个对象，而不是读取的字符。同样，可以使用cout.put( )函数来显示字符：
//可以使用int ch，并用cin.get( )代替cin.get(char)，用cout.put( )代替cout，用EOF测试代替cin.fail( )测试：
int ch;
ch = cin.get(); // attempt to read a char
while (ch != EOF) // test for EOF
{
cout.put(ch); //cout.put (char (ch)) for some implementations
++count ;
ch = cin.get();
}
-
cout的put(ch)成员函数的工作方式类似C语言中的putchar( )，只不过其参数类型为char，而不是int：最初，put( )成员只有一个原型—put(char)。可以传递一个int参数给它，该参数将被强制转换为char。C++标准还要求只有一个原型。然而，有些C++实现都提供了3个原型：put(char)、put(signed char)和put(unsigned char)。在这些实现中，给put( )传递一个int参数将导致错误消息，因为转换int的方式不止一种。使用显式强制类型转换的原型（如cin.put(char(ch))）可使用int参数。
-
当该函数到达EOF时，将没有可返回的字符。相反，cin.get( )将返回一个用符号常量EOF表示的特殊值。该常量是在头文件iostream中定义的。EOF值必须不同于任何有效的字符值，以便程序不会将EOF与常规字符混淆。通常，EOF被定义为值−1，因为没有ASCII码为−1的字符，但并不需要知道实际的值，而只需在程序中使用EOF即可。
-
使用cin.get(ch)（有一个参数）进行输入时，将不会导致任何类型方面的问题。前面讲过，cin.get(char)函数在到达EOF时，不会将一个特殊值赋给ch。事实上，在这种情况下，它不会将任何值赋给ch。
（2）面向行的输入：getline()和get()
由于cin使用空白（空格、制表符和换行符）来确定字符串的结束位置，所以每次只会读取一个单词，get和getline所属iostream类，作用是读取一整行，通过换行符确定读取结束，他们都可以读取空格。
区别：getline会在读取结束后舍弃换行符（读取换行符但是不存进数组中，直接丢弃），而get会将换行符保留到输入序列中。
char arr[100];
cout<<"输入一段文字:"<<endl;
cin.getline(arr,20); //使用getline
cin.get(arr,20); //使用get
//输入：asdfg 回车
- get与getline有两个参数，第一个参数是用来存储的数组名称，第二个参数代表着读取的字节数。
- get：只读取asdfg不读取回车，会导致下一个读取输入时第一个读取“回车”。
- getline：getline读取asdfg回车，并将回车转换为“\0”读取，所以最终读取的是“asdfg\0”输入序列中无回车，下一个读取将会正常读取。
⛳（二）文件输入/输出
文件流: 对文件进行读写操作
头文件: <fstream>
类库:
- ifstream 对文件输入（读文件）
- ofstream 对文件输出（写文件）
- fstream 对文件输入或输出
🎈1.文件输出
文件输出：让程序输出至文件而不是屏幕、写入到文本文件中
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string name;
int age;
ofstream outfile; //也可以使用fstream, 但是fstream的默认打开方式不截断文件长度
// ofstream的默认打开方式是, 截断式写入 ios::out | ios::trunc
// fstream的默认打开方式是, 截断式写入 ios::out
// 建议指定打开方式
outfile.open("user.txt", ios::out | ios::trunc);
while (1) {
cout << "请输入姓名: [ctrl+z退出] ";
cin >> name;
if (cin.eof()) { //判断文件是否结束
break;
}
outfile << name << "\t";
cout << "请输入年龄: ";
cin >> age;
outfile << age << endl; //文本文件写入
}
// 关闭打开的文件
outfile.close();
system("pause");
return 0;
}
- 必须包含头文件fstream。
- 头文件fstream定义了一个用于处理输出的ofstream类。需要声明一个或多个ofstream变量（对象），并以自己喜欢的方式对其进行命名，条件是遵守常用的命名规则。
- 必须指明名称空间std；例如，为引用元素ofstream，必须使用编译指令using或前缀std::。
- 需要将ofstream对象与文件关联起来。为此，方法之一是使用open( )方法。
- 使用完文件后，应使用方法close( )将其关闭。
- 可结合使用ofstream对象和运算符<<来输出各种类型的数据。
🎈2.文件输入
对文件输入：让程序使用文件而不是键盘来输入、读取文本文件
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string name;
int age;
ifstream infile;
infile.open("user.txt");
while (1) {
infile >> name;
if (infile.eof()) { //判断文件是否结束
break;
}
cout << name << "\t";
infile >> age;
cout << age << endl;
}
// 关闭打开的文件
infile.close();
system("pause");
return 0;
}
- 必须包含头文件fstream。
- 头文件fstream定义了一个用于处理输入的ifstream类。需要声明一个或多个ifstream变量（对象），并以自己喜欢的方式对其进行命名，条件是遵守常用的命名规则。
- 必须指明名称空间std；例如，为引用元素ifstream，必须使用编译指令using或前缀std::。
- 需要将ifstream对象与文件关联起来。为此，方法之一是使用open( )方法。
- 使用完文件后，应使用close( )方法将其关闭。
- 可结合使用ifstream对象和运算符>>来读取各种类型的数据。
- 可以使用ifstream对象和get( )方法来读取一个字符，使用ifstream对象和getline( )来读取一行字符。
- 可以结合使用ifstream和eof( )、fail( )等方法来判断输入是否成功。
- ifstream对象本身被用作测试条件时，如果最后一个读取操作成功，它将被转换为布尔值true，否则被转换为false。
如果试图打开一个不存在的文件用于输入，情况将如何呢？这种错误将导致后面使用ifstream对象进行输入时失败。检查文件是否被成功打开的首先方法是使用方法is_open( )，为此，可以使用类似于下面的代码：
inFile.open ( "bowling.txt ");
if( !inFile.is_open ())
{
exit(EXIT_FAILURE);
}
如果文件被成功地打开，方法is_open( )将返回true；因此如果文件没有被打开，表达式!inFile.isopen( )将为true。函数exit( )的原型是在头文件cstdlib中定义的，在该头文件中，还定义了一个用于同操作系统通信的参数值EXIT_FAILURE。函数exit( )终止程序。
🎈3.二进制文件的读写
写二进制文件
使用文件流对象的 write 方法写入二进制数据
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string name;
int age;
ofstream outfile;
outfile.open("user.dat", ios::out | ios::trunc | ios::binary);
while (1) {
cout << "请输入姓名: [ctrl+z退出] ";
cin >> name;
if (cin.eof()) { //判断文件是否结束
break;
}
outfile << name << "\t";
cout << "请输入年龄: ";
cin >> age;
//outfile << age << endl; //会自动转成文本方式写入
outfile.write((char*)&age, sizeof(age));
}
// 关闭打开的文件
outfile.close();
system("pause");
return 0;
}
读二进制文件
使用文件流对象的 read 方法
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string name;
int age;
ifstream infile;
infile.open("user.dat", ios::in | ios::binary);
while (1) {
infile >> name;
if (infile.eof()) { //判断文件是否结束
break;
}
cout << name << "\t";
// 跳过中间的制表符
char tmp;
infile.read(&tmp, sizeof(tmp));
//infile >> age; //从文本文件中读取整数, 使用这个方式
infile.read((char*)&age, sizeof(age));
cout << age << endl; //文本文件写入
}
// 关闭打开的文件
infile.close();
system("pause");
return 0;
}
🎈4.按指定格式读写文件
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream>
using namespace std;
//按指定格式读文件（使用 stringstream）
int main()
{
string name;
int age;
ofstream outfile;
outfile.open("user.txt", ios::out | ios::trunc);
while (1) {
cout << "请输入姓名: [ctrl+z退出] ";
cin >> name;
if (cin.eof()) { //判断文件是否结束
break;
}
cout << "请输入年龄: ";
cin >> age;
stringstream s;
s << "name:" << name << "\t\tage:" << age << endl;
outfile << s.str();
}
// 关闭打开的文件
outfile.close();
system("pause");
return 0;
}
//按指定格式写文件（没有优雅的 C++解决方案, 使用 C 语言的 sscanf）
int main(void)
{
char name[32];
int age;
string line;
ifstream infile;
infile.open("user.txt");
while (1) {
getline(infile, line);
if (infile.eof()) { //判断文件是否结束
break;
}
sscanf_s(line.c_str(), "姓名:%s 年龄:%d", name, sizeof(name),&age);
cout << "姓名:" << name << "\t\t年龄:" << age << endl;
}
infile.close();
system("pause");
return 0;
}
🎈5.文件流的状态检查与定位
- s.is_open( )：文件流是否打开成功,
- s.eof( ) ：流 s 是否结束
- s.fail( )：流 s 的 failbit 或者 badbit 被置位时, 返回 true
- failbit: 出现非致命错误，可挽回, 一般是软件错误，badbit 置位, 出现致命错误, 一般是硬件错误或系统底层错误, 不可挽回
- s.bad( )”流 s 的 badbit 置位时, 返回 true
- s.good( )：流 s 处于有效状态时, 返回 true
- s.clear( )：流 s 的所有状态都被复位
seekg
seekg( off_type offset, ios::seekdir origin );
// 偏移量 起始位置
作用：设置输入流的位置
参数 1： 偏移量，参数 2： 相对位置
- beg 相对于开始位置
- cur 相对于当前位置
- end 相对于结束位置
//读取当前程序的最后 50 个字符
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;
int main(void) {
ifstream infile;
infile.open("定位.cpp");
if (!infile.is_open()) {
return 1;
}
infile.seekg(-50, infile.end);
while (!infile.eof()) {
string line;
getline(infile, line);
cout << line << endl;
}
infile.close();
system("pause");
return 0;
}
tellg
返回该输入流的当前位置(距离文件的起始位置的偏移量)
//获取当前文件的长度
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;
int main(void) {
ifstream infile;
infile.open("定位.cpp");
if (!infile.is_open()) {
return 1;
}
// 先把文件指针移动到文件尾
infile.seekg(0, infile.end);
int len = infile.tellg();
cout << "len:" << len;
infile.close();
system("pause");
return 0;
}
seekp
设置该输出流的位置
//先向新文件写入：“123456789”，然后再在第 4 个字符位置写入“ABC”
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;
int main(void) {
ofstream outfile;
outfile.open("test.txt");
if (!outfile.is_open()) {
return 1;
}
outfile << "123456789";
outfile.seekp(4, outfile.beg);
outfile << "ABC";
outfile.close();
system("pause");
return 0;
}