C++ Primer Plus 之 输入、输出和文件

一 、流、缓冲区和iostream文件

c++将输入和输出看作字节流。输入时，程序从输入流中抽取字节；输出时，程序将字节插入输出流。通过使用缓存区可以更高效地处理输入输出。缓冲区是用作中介的内存块，它是将信息从设备输到程序或从程序输给设备的临时存储工具。通常，像磁盘驱动器这样的设备以512字节（或更多）的块为单位来传输数据，而程序通常每次只能处理一个字节的信息。缓冲区帮助匹配这两种不同的信息传输速率。从磁盘文件中读取每一个字节需要大量的硬件活动，速度非常慢。缓冲方法则从磁盘中读取大量的信息存储在缓冲区里，然后再从缓冲区里读取一个字节。因为从内存中读取单个字节的速度比从硬盘里读取快很多，所以这种方法更快也更方便。当然达到缓冲区尾部后，程序将从磁盘里读取另一块数据。输出时，程序首先填满缓冲区，然后把整块缓冲区传输给硬盘，并清空缓冲区，以供下一批输出使用。这个过程称为刷新缓冲区（flush the buffer）。键盘输入每次提供一个字符，这种情况下程序无需缓冲区来匹配不同的数据传输速率。但是，对键盘输入进行缓冲能让用户在将输入传输给程序前返回并修改。c++通常在用户按下回车键时刷新输入缓存区。

• streambuf类为缓冲区提供内存，并提供用于填充缓冲区、访问缓冲区、刷新缓冲区和管理缓冲区内存的类方法。
• iso_base类表示流的一般方法，如是否可读取、是二进制流还是文本流等。
• iso类基于iso_base类，其中包括类一个指向streambuf对象的指针成员。
• ostream类派生自iso类，提供输出方法。
• istream类派生自iso类，提供输入方法。
• iostream基于ostream和istream，因此继承类输入输出方法。
  

要使用这些工具，需使用适当的类对象，创建这样的对象将打开一个流，自动创建缓冲区，并将其与流关联起来，同时使得能使用类成员函数

包含iostream头文件将自动创建8个流对象，4个用于窄字符流，4个用于宽字符流。

• cin对象对应标准输入流，默认关联到键盘。wcin类似，但处理的是wchar_t类型。
• cout对象对应标准输出流，默认关联到显示器。wcout类似，但处理的是wchar_t类型。
• cerr对象对应标准错误流，用于显示错误信息。默认关联到显示器。该流没有被缓冲，意味着将被直接发送到屏幕，而不会等到缓冲区填满或新的换行符。wcerr类似，但处理的是wchar_t类型。
• clog对应标准错误流，默认关联到显示器，该流被缓冲。wclog类似，但处理的是wchar_t类型。

重定向不影响cerr和clog，影响cin和cout。输入重定向<，输出重定向>。Linux中也支持对标准错误流的重定向2>

二、 cout输出

2.1 重载的<<运算符

<<称为插入运算符，被重载后能识别c++中所有的基本数据类型，其典型原型如下:

ostream & operator<<(int)

还能识别下面的指针类型

• const signed char *;
• const unsigned char*;
• const char *;
• const void*

c++用指向字符串存储位置的指针来表示字符串，指针的形式可以是char数组名、显示的char指针和用引号括起来的字符串。对于其他类型的指针，c++将其对应于void*，并打印地址的数值表示。

从ostream & operator<<(type)可以看出，<<函数返回的指向调用该运算符的对象的引用。因此可以通过插入运算符来连接输出。

2.2 刷新缓冲区

• 发送换行符'\n';
• c++会在输入即将发生时刷新缓冲区;
• cout << flush; 
• cout << endl; endl不仅刷新缓冲区还插入换行符；

2.3 格式化输出

浮点数的默认行为：浮点类型被显示为6位，末尾的0不显示（注意，显示的数字位数和数字被存储时的精度没有任何关系）。数字当指数大于等于6或小于等于-5时，用科学计数法表示。

2.3.1 进制

• std::dec 十进制
• std::oct 八进制
• std::hex 十六进制

2.3.2 头文件<iomanip>

• setw() 设置字段宽度，只影响下一个项目。
• setfill() 填充字段，一直有效，直到更改为止。
• setprecision() 设置精度，一直有效，直到更改为止。

三、 cin输入

>>称为抽取运算符， 能识别c++所有的基本数据类型，其典型原型如下:

istream &operator >> (int &) //参数和返回值都是引用，使得输入能够拼接起来

还能识别下面的指针类型

• const signed char *;
• const unsigned char*;
• const char *;
• const void*

3.1 cin>>检查输入

>>查看输入流时，跳过空白符（空格、制表符、换行符），直到遇到非空白符。也就是说它读取非空白符开始，到与目标类型不匹配的第一个字符之间的全部内容。例如：

       string name;int age;char sex;cin >> name >> age >> sex;cout << "name is : " << name << endl;cout << "age is : " << age << endl;cout << "sex is : " << sex << endl;//cin: tom 18m//name is :tom//age is :18 //18m与int行的age不匹配，故只读到18，剩下的被sex读取。如果输入的是abc，则不会修改age值，>>返回0.用于if或while判断//sex is :m

3.2 流状态

cin和cout对象包含描述流状态的数据成员。流状态（被定义为iostate类型，而iostate是一种bitmask，即位掩码）由三个元素组成：eofbit，badbit和failbit，其中每个元素都是一位，取值1（设置）或0（清除）。

template<class _Dummy>const typename _Iosb<_Dummy>::_Iostate _Iosb<_Dummy>::goodbit;template<class _Dummy>const typename _Iosb<_Dummy>::_Iostate _Iosb<_Dummy>::eofbit;template<class _Dummy>const typename _Iosb<_Dummy>::_Iostate _Iosb<_Dummy>::failbit;template<class _Dummy>const typename _Iosb<_Dummy>::_Iostate _Iosb<_Dummy>::badbit;