【C++】流(Stream)详解：标准流、文件流和字符串流

【C++】流(Stream)详解：标准流、文件流和字符串流

在C++编程中，流(Stream)是一个非常重要的概念，它为我们提供了统一的数据输入输出接口。本文将详细介绍C++中的三种主要流类型：标准流、文件流和字符串流。

一、标准流(Standard Streams)

标准流是C++预定义的流对象，用于基本的输入输出操作，主要包括：

1. cin (标准输入流)

#include <iostream>int main() {int age;std::cout << "请输入您的年龄: ";std::cin >> age;  // 从标准输入读取数据std::cout << "您的年龄是: " << age << std::endl;return 0;
}

2. cout (标准输出流)

#include <iostream>int main() {std::cout << "Hello, World!" << std::endl;  // 输出到标准输出std::cout << "数字: " << 42 << std::endl;return 0;
}

3. cerr (标准错误流，无缓冲)

#include <iostream>int main() {if (some_error_condition) {std::cerr << "发生了一个严重的错误!" << std::endl;  // 立即输出}return 0;
}

4. clog (标准错误流，有缓冲)

#include <iostream>int main() {std::clog << "这是一条日志信息" << std::endl;  // 缓冲输出return 0;
}

特点比较：

• cout用于常规输出
• cerr用于错误信息，无缓冲，立即显示
• clog用于日志信息，有缓冲

二、文件流(File Streams)

文件流用于文件的读写操作，需要包含<fstream>头文件。

1. ifstream (输入文件流)

#include <fstream>
#include <iostream>int main() {std::ifstream inputFile("example.txt");  // 打开文件if (!inputFile) {std::cerr << "无法打开文件!" << std::endl;return 1;}std::string line;while (std::getline(inputFile, line)) {  // 逐行读取std::cout << line << std::endl;}inputFile.close();  // 关闭文件return 0;
}

2. ofstream (输出文件流)

#include <fstream>
#include <iostream>int main() {std::ofstream outputFile("output.txt");  // 打开文件if (!outputFile) {std::cerr << "无法创建文件!" << std::endl;return 1;}outputFile << "这是第一行" << std::endl;  // 写入数据outputFile << "这是第二行" << std::endl;outputFile.close();  // 关闭文件return 0;
}

3. fstream (文件流，可读可写)

#include <fstream>
#include <iostream>int main() {std::fstream file("data.txt", std::ios::in | std::ios::out | std::ios::app);if (!file) {std::cerr << "文件操作失败!" << std::endl;return 1;}file << "追加的内容" << std::endl;  // 写入file.seekg(0);  // 回到文件开头std::string content;while (std::getline(file, content)) {  // 读取std::cout << content << std::endl;}file.close();return 0;
}

文件打开模式：

• ios::in - 读模式
• ios::out - 写模式
• ios::app - 追加模式
• ios::trunc - 截断模式(如果文件存在则清空)
• ios::binary - 二进制模式

三、字符串流(String Streams)

字符串流允许我们像操作流一样操作字符串，需要包含<sstream>头文件。

1. istringstream (输入字符串流)

#include <sstream>
#include <iostream>int main() {std::string data = "John 25 3.8";std::istringstream iss(data);std::string name;int age;float gpa;iss >> name >> age >> gpa;  // 从字符串解析数据std::cout << "姓名: " << name << std::endl;std::cout << "年龄: " << age << std::endl;std::cout << "GPA: " << gpa << std::endl;return 0;
}

2. ostringstream (输出字符串流)

#include <sstream>
#include <iostream>int main() {std::ostringstream oss;oss << "圆周率: " << 3.14159 << std::endl;oss << "2的平方: " << 2 * 2 << std::endl;std::string result = oss.str();  // 获取构建的字符串std::cout << result;return 0;
}

3. stringstream (字符串流，可读可写)

#include <sstream>
#include <iostream>int main() {std::stringstream ss;// 写入数据ss << "混合数据: ";ss << 42 << ' ' << 3.14;// 读取数据std::string prefix;int num;double pi;ss >> prefix >> num >> pi;std::cout << prefix << " " << num << " " << pi << std::endl;return 0;
}

常见用途：

• 数据类型转换
• 字符串拼接
• 复杂字符串解析
• 格式化输出到字符串

四、流的通用操作

所有流类型都支持一些通用操作：

1. 状态检查：

   if (myStream.good()) { /* 流状态正常 */ }
   if (myStream.eof()) { /* 到达文件末尾 */ }
   if (myStream.fail()) { /* 操作失败 */ }
   if (myStream.bad()) { /* 严重错误 */ }
   

2. 清除状态标志：

   myStream.clear();  // 清除所有错误状态
   

3. 获取/设置位置：

   std::streampos pos = myStream.tellg();  // 获取当前位置
   myStream.seekg(0, std::ios::beg);      // 回到开头
   

五、总结

C++的流库提供了强大而灵活的数据处理能力：

1. 标准流：处理基本的控制台输入输出
2. 文件流：读写文件数据
3. 字符串流：在内存中处理字符串数据

理解这些流的概念和用法对于C++编程至关重要，它们不仅提供了统一的操作接口，还能帮助我们编写更清晰、更健壮的代码。