【C++】＜知识点＞ 标准和文件的输入输出

目录

        一、输入输出操作

                1. 相关的类

                2. 标准流对象

                3. istream类的成员函数

二、流操纵算子

        1. 整数流的基数

        2. 浮点数精度的流操纵算子

        3. 域宽的流操纵算子

        4. 其他的流操纵算子

        5. 用户自定义流操纵算子

三、文件读写

        1. 文本文件的读写

        2. 二进制文件的读写

        3. 文件读写指针

        4. 文本文件和二进制文件区别

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一、输入输出操作

1. 相关的类

• ios基类派生出istream和ostream。
• istream派生出ifstream，ostream派生出ofstream。
• iostream继承自istream和ostream。
• fstream继承自iostream。

注意：cin就是istream类的对象，cout就是istream类的对象。

2. 标准流对象

(1) 输入流对象：cin与标准输入设备相连（从键盘获取数据）。也可以被重定向为从文件中读取数据。

(2) 输出流对象：

• cout与标准输出设备相连（在屏幕上打印数据）。也可以被重定向为向文件写入数据（freopen函数）。
• cerr与标准错误输出设备相连。
• clog与标准错误输出设备相连。
• cerr和clog的区别在于cerr不使用缓冲区，直接向显示器输出信息；而clog采用缓冲区，只有缓冲区满或者刷新时才会输出到屏幕上。

(3) 代码示例：

【1】输出重定向

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;int main()
{double x, y;cin >> x >> y;//freopen函数：输出重定向到文件//原型：FILE *freopen(const char *path, const char *mode, FILE * stream);//path是目标文件//mode为文件打开模式"r"或"w"//stream为标准流文件，例如stdin标准输入流, stdout标准输出流, stderr标准错误流freopen("cout.txt", "w", stdout);if (y == 0) {cerr << "error!" << endl;}else {cout << x / y;//输出到文件cout.txt中}return 0;
}

  

显然，屏幕上并没有输出计算结果0.5，该结果输出到cout.txt文件中。

【2】输入重定向

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;int main()
{int n1 = 0, n2 = 0;//freopen函数：输入重定向freopen("input.txt", "r", stdin);cin >> n1 >> n2;//由于重定向了，不会在终端等用户输入cout << "结果：" << n1 << ", " << n2 << endl;return 0;
}

【3】判断输入流结束

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;int main()
{int x;freopen("test.txt", "r", stdin);while (cin >> x) {cout << "读入：" << x << endl;}return 0;
}

注意：①这里将cin重定向为从文件读取数据，那么读到文件末尾即结束。若未重定向，从键盘中输入则需要单独一行输入Ctrl+Z代表输入流结束。②cin >> x返回值为istream&，而istream会有对象的重载，将其转换成bool类型，因此可以作为循环条件。

3. istream类的成员函数

(1) getline函数：

• 原型：①istream& getline(char* buf, int bufSize); ②istream& getline(char* buf, int bufSize, char delim);
• 对于第一个原型：从输入流中读取bufSize-1个字符到缓冲区buf，或读到'\n'为止（哪个先到算哪个）。
• 对于第二个原型：从输入流中读取bufSize-1个字符到缓冲区buf，或读到delim字符为止（哪个先到算哪个）。
•  注意：
  • 两个函数都会自动在buf中读入数据的结尾添加'\0'。
  • ‘\0’和delim都不会被读入buf，但会被输入流中取走。
  • 如果输入流中'\n'或delim之前的字符个数达到或超过了bufSize个，就导致读入错误，即虽然本次读入已经完成，但是之后的读入就都失败了。
  • 可以用if (!cin.getline(...))判断输入是否结束。

(2) bool eof(); 用于判断输入流是否结束。

(3) int peek(); 返回下一个字符，但不从流中去除。

(4) istream& putback(char c); 将字符ch放回输入流的头部。

(5) istream& ignore(int nCount = 1, int delim = EOF); 从流中删掉最多nCount个字符，遇到EOF结束。

(6) getline函数代码示例：

#include <iostream>
using namespace std;int main()
{int x;char buf[90];cin >> x;cin.getline(buf, 90, '\n');cout << buf << endl;return 0;
}

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二、流操纵算子

1. 整数流的基数

(1) 说明：在cout时，可以指定输出的整数的进制：dec（十进制）、oct（八进制）、hex（十六进制）。

(2) 注意：①使用流操纵算子，需要添加头文件iomanip。②一旦设置，就会持续有效直到新的操纵算子出现。

(3) 代码示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;int main()
{int n = 10;cout << dec << n << endl;//十进制显示ncout << oct << n << endl;//八进制显示ncout << hex << n << endl;//十六进制显示n//一旦设置dec、oct或者hex，就会持续有效直到写新操纵算子。cout << n << endl;return 0;
}

2. 浮点数精度的流操纵算子

(1) precision：是ostream的成员函数，调用方式为：cout.precision(5); 用于指定浮点数的有效位数（非定点方式）。系统默认是非定点方式。

(2) setprecision：流操纵算子，调用方式为：cout << setprecision(5); 用于指定浮点数的有效位数（非定点方式）和指定浮点数的小数后的有效位数（非定点方式）。定点方式：小数点必须出现在个位数后面。

(3) 注意：

• 当位数超过精度时会四舍五入。
• setprecision方式会持续有效，直到设置新的精确度。
• setprecision操纵算子也需要添加头文件iomanip。
• 在非定点方式下，setprecision可能会使用科学计数法来表示。

(4) setiosflags(ios::fixed)：以小数点位置固定的方式来输出（可以简单用cout << fixed;）。另外，cout << scientific表示采用科学计数法。

(5) resetiosflags(ios::fixed)：取消以小数点位置固定的方式来输出。

(6) 代码示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;int main()
{float f = 1234567.89;int n = 123456;//默认是非定点方式cout << "*****非定点******" << endl;cout << setprecision(6);//设置浮点数有效位数为6cout << f << endl;//由于非定点方式且规定只能有6位，因此用科学计数法显示cout << n << endl;//浮点数的操纵算子不影响整数//修改为定点方式cout << "*****定点********" << endl;cout << setiosflags(ios::fixed);cout << f << endl;//小数点后有6位，不够就补0//修改为非定点方式cout << "*****非定点******" << endl;cout << resetiosflags(ios::fixed);cout << f << endl;//由于非定点方式且规定只能有6位，因此用科学计数法显示return 0;
}

3. 域宽的流操纵算子

(1) setw：流操纵算子，用于设置域宽。调用方式：cout << setw(5)或cin >> setw(5)。

(2) width：成员函数，用于设置域宽。调用方式：cout.width(5)或cin.width(5)。

(3) 注意：域宽的流操纵算子是一次性的，每次输入输出前都需要指定宽度。

(4) 代码示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;int main()
{int m = 4;char string[10];cin >> setw(5);//设置输入宽度while (cin >> string) {cout << setw(m++);//设置输出宽度cout << string << endl;cin >> setw(5);}return 0;
}

(5) 结果解释：

• 第一行是我们输入的数据1234567890.
• 第二行输出1234。首先，设置输入宽度为5（实际上只接收4个字符，最后自动加'\0'），那么string里就是1234‘\0’。其次，设置输出宽度为4（设置完后m自增为5），那么输出4个字符即1234.
• 第三行输出" 5678"。首先，设置输入宽度为5（实际上只接收4个字符，最后自动加'\0'），那么string里就是5678‘\0’。其次，设置输出宽度为5（设置完后m自增为6），那么输出5个字符即空格+5678.
• 第四行输出"    90"。首先，设置输入宽度为5（实际上只接收4个字符，最后自动加'\0'），那么string里就是90‘\0’。其次，设置输出宽度为6（设置完后m自增为7），那么输出6个字符即4个空格+90.

4. 其他的流操纵算子

(1) cout << showpos; 非负数显示正号。

(2) cout << noshowpos; 非负数不显示正号。

(3) cout << setfill(*); 宽度不足用*填补。

(4) cout << right; 右对齐，宽度不足则左边填充。

(5) cout << left; 左对齐，宽度不足则右边填充。

(6) cout << internal; 在负号和数字之间填充。

(7) 综合案例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;int main()
{int i = 141;double x = 1234567.89, y = 12.34567;//1) 8d 141 215cout << "1) " << hex << i << " " << dec << i << " " << oct << i << endl;//2) 1.2346e+006 12.346cout << "2) " << setprecision(5) << x << " " << y << endl;//3) 1234567.89000 12.34567cout << "3) " << fixed << setprecision(5) << x << " " << y << endl;//4) 1.23457e+006 1.23457e+001cout << "4) " << scientific << setprecision(5) << x << " " << y << endl;//5) ***+12.10000cout << "5) " << showpos << right << fixed << setprecision(5) << setfill('*') << setw(12) << 12.1 << endl;//6) 12.10000****cout << "6) " << noshowpos << left << fixed << setprecision(5) << setfill('*') << setw(12) << 12.1 << endl;//7) ****12.10000cout << "7) " << noshowpos << right << fixed << setprecision(5) << setfill('*') << setw(12) << 12.1 << endl;//8) -***12.10000cout << "8) " << showpos << right << fixed << setprecision(5) << internal << setfill('*') << setw(12) << -12.1 << endl;//9) 12.10000cout << "9) " << noshowpos << fixed << setprecision(5) << 12.1 << endl;return 0;
}

5. 用户自定义流操纵算子

(1) 格式：

ostream& 函数名(ostream& cout) {//执行的操作return cout;
}

(2) 代码示例：定义tab流操纵算子。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;ostream& tab(ostream& output) {return output << '\t';
}int main()
{cout << "a" << tab << "b" << endl;return 0;
}

(3) 底层解释：由于iostream里对<<进行了重载（使用成员函数方式），即ostream& operator << (ostream& (*p) (ostream&)); 其中ostream& (*p) (ostream&)是函数指针，能够根据函数名找到对应的函数并执行函数体，同时内部还返回了*this就是对象本身。因此，在上述示例中，tab就是一个函数名，会执行tab的函数体。

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三、文件读写

1. 文本文件的读写

(1) 创建读文件对象：ifstream srcFile("in.txt", ios::in);

(2) 创建写文件对象：ofstream destFile("out.txt", ios::out);

(3) 从文件中读取字符：srcFile >> x;

(4) 将字符写入文件：destFile << x;

(5) 注意：

• 写文件对象中ios::out选项：删除原有内容，写入新内容。
• 写文件对象中ios::app选项：在原内容后面追加新内容。
• 读写文件对象中ios::binary选项：以二进制方式写入/读取。
• ifstream和ofstream换成fstream也行。

(6) 代码示例：将in.txt中的内容1 234 9 45 6 879排序，并存到out.txt中。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;int main()
{//1.打开文件in.txtifstream srcFile("./in.txt", ios::in);if (!srcFile) {cout << "srcFile文件打开失败！" << endl;return -1;}//2.读取文本字符并加入vector中int readInt;vector<int> v;while (srcFile >> readInt) {v.push_back(readInt);}//3.对vector中元素排序sort(v.begin(), v.end());//4.将排序结果写入out.txtofstream outFile("./out.txt", ios::out);if (!outFile) {cout << "outFile文件打开失败！" << endl;return -1;}for (int i = 0; i < v.size(); i++) {outFile << v[i] << " ";}//5.关闭文件srcFile.close();outFile.close();return 0;
}

         

2. 二进制文件的读写

(1) 创建读写对象：方式与文本文件相同，但是选项要或(|)上ios::binary选项！

(2) 读文件：使用ifstream和fstream中的成员函数read函数。

• 函数原型：istream& read(char* s, long n);
• 功能：将文件读指针指向的地方的n个字节内容，读取到内存地址s，然后读指针向后移动n字节。

(3) 写文件：使用ofstream和fstream中的成员函数write函数。

• 函数原型：istream& write(const char* s, long n);
• 功能：将内存地址s处的n个字节内容，写入到写指针指向的位置，然后写指针向后移动n字节。

(4) 代码示例：将整数120写入二进制文件，再从该二进制文件中读取整数。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;int main()
{//写入ret于二进制文件out.dat中int ret = 120;ofstream outFile("./out.dat", ios::out | ios::binary);outFile.write((const char*)(&ret), sizeof(int));outFile.close();//从out.dat中读取一个整数int readInt;ifstream inFile("./out.dat", ios::in | ios::binary);inFile.read((char*)(&readInt), sizeof(int));inFile.close();//显示读取的整数cout << readInt << endl;return 0;
}

3. 文件读写指针

(1) 介绍：

• 对于输入文件，有一个读指针。
• 对于输出文件，有一个写指针。
• 对于输入输出文件，有一个读写指针。
• 读/写指针标识文件操作的当前位置。

(2) 读指针相关操作：

• tellg()：获取读指针的位置。调用方式："输出对象.tellg()"。
• seekg(int i)：移动读指针至第i个字节处。调用方式："输出对象.seekg(i)"。
• seekg(int i, ios::beg)：移动至距文件开始的第i个位置。
• seekg(int i, ios::cur)：移动至当前位置后的第i位置。
• seekg(int i, ios::end)：移动至距文件末尾的第i个位置。（常用于统计文本的字符数）

(3) 写指针相关操作：

• tellp()：获取写指针的位置。调用方式："输出对象.tellp()"。
• seekp(int i)：移动写指针至第i个字节处。调用方式："输出对象.seekp(i)"。
• seekp(int i, ios::beg)：移动至距文件开始的第i个位置。
• seekp(int i, ios::cur)：移动至当前位置后的第i位置。
• seekp(int i, ios::end)：移动至距文件末尾的第i个位置。

(4) 代码示例：输出A~Z于test.txt中，并且每两个字符间空两格。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;int main()
{ofstream outFile("./test.txt", ios::out);/* 输出A~Z于test.txt中，并且每两个字符间空两格*/for (char i = 'A'; i <= 'Z'; i++) {//获取写文件指针位置int location = outFile.tellp();//写入字符outFile << i;//文件指针会自动+1，再使用seekp跳到后两个位置outFile.seekp(2, ios::cur);//打印测试信息cout << location << endl;}//关闭文件outFile.close();return 0;
}

4. 文本文件和二进制文件区别

(1) 不同操作系统下换行符号区别：

• Linux下的换行：'\n'（ASCII：0x0a）
• Windows下的换行：'\r\n'（ASCII：0x0d0a）
• MacOS下的换行：'\r'（ASCII：0x0d）
• 由于ASCII码不同，Linux和MacOS的文本文件在Windows中的记事本打开时不换行。

(2) 文本文件和二进制文件区别：

• Linux下打开文件，用不用ios::binary没区别。
• Windows下打开文件，如果不用ios::binary，则会造成①读取文件时，所有的'\r\n'都会被当作'\n'处理，因此会少读了一个字符'\r'。②写入文件时，写入单独的'\n'时，系统会自动加'\r'，因此多写了一个字符'\r'。
• 一般来说，使用二进制文件更加节省空间。例如，保存123456，若保存于文本文件则需要6个字节，而保存于二进制文件用一个int的字节就行了。