《C++ primer plus》第十七章 输入、输出和文件（一）：输入和输出 学习笔记

一、C++输入和输出概述

1.C++把输入和输出看成字节流，缓冲区是用于终结的内存块，用于临时储存数据，使用缓冲区可以更高效地处理输入和输出
2.一些I/O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等。包含一些非模板的性质
ios类基于ios_base，其中包括了一个指向streambuf对象的指针成员。包含的是模板的性质
ostream类从ios类派生而来的，提供了输出方法
istream类从ios类派生而来，提供了输入方法
iostream类基于istream和ostream类的，继承了输入输出方法
3.C++的iostream类库中包含很多细节，如在程序中包含iostream文件将自动创建8个流对象（4个用于窄字符，4个用于宽字符）
cin(wcin),cout(wcout),cerr(用于显示错误消息，这个流没有缓冲，wcerr),clog(wclog，也对应着标准错误流，这个流被缓冲)
4.重定向能够改变标准输入和标准输出
假设C盘中有文件test.exe，则打开一个MD-DOS窗口（Linux/Dos/Unix能自动识别这种语法）
输入：C>test <1.txt >2.txt
此时，程序将从文件1.txt中读取输入（而不是键盘），输出到2.txt中，而不是显示屏

二、使用cout进行输出

C++将输出看成是字节流，ostream类最重要的任务之一是将数值类型转换成以文本形式表示的字节流

1.<<输出与指针

对于字符串的指针，C++自动打印出字符串，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，如果要获得字符串的地址，需要将其强制转化为void*

2.其他ostream方法

（1）put()用于显示字符：cin.put('W').put('a');
还可以用数值型参数（如int）让函数自动转化参数为对应的char值，如：cin.put(65) //输出结果为：A
（2）write()方法用于显示真格字符串，模板原型：
basic_ostream<charT,traits>& write(const char_type* s,streamsize n)
第一个参数为要显示字符串的地址，第二个参数为要显示多少个字符，同样，cout.write也可以拼接

3.刷新缓冲区

（1）刷新缓冲区常见的几种情况：
<1>填满缓冲区，缓冲区一般为512个字节或是其整数倍
<2>在输入即将发生时刷新缓冲区
<3>控制符flush刷新缓冲区，endl刷新缓冲区并插入一个换行符
事实上，控制符也是函数，可以直接调用flush来刷新缓冲区，如flush(cout)
不过ostream类对<<进行了重载，使得可以用cout << flush 代替flush(cout)

4.用cout进行格式化

（1）默认情况下的浮点类型显示为6位，末尾的0不显示，显示的数字位数和数字被储存时的精度没有任何关系，一般来讲，当指数大于等于6或小于等于-5时，将使用科学记数法，另外，字段宽度恰好容纳数字和负号，默认的行为对应fprintf的%g

（2）修改显示时的记数系统：dec（十进制），hex（十六进制），oct（八进制）
注：控制符不是成员函数
（3）调整字段宽度：width()是成员函数，只能用cout.width(int)进行调用，如cout.width(12)
注：width只影响显示的一个项目，之后将宽度恢复为默认值
如果在宽度为2的字段中打印一个7位值C++将增宽字段
（4）填充字符：在默认情况下，C++将使用空格填充字符，使用fill()成员函数进行改变，如：cout.fill('*')
注：与width不同的是，fill直到更改为止，该填充字符一直有效
（5）设置浮点数的精度：默认值为6，可以使用precision()成员函数进行改变，如：cout.precision(2)
注：precision直到更改为止，一直有效
（6）打印末尾的0和小数点：cout.setf(ios_base::showpoint)（因为showpoint为ios_base类定义的静态常量，所以要使用::）
此时cout不会将2.00显示为2，而是2.00000
警告：如果编译器使用的头文件为iostream.h，则有可能在setf()中使用ios参数，而不是ios_base
（7）再谈setf
setf的一种原型为：fmtflags setf(fmtflags);
fmtflags是bitmask类型的typedef名，用于储存格式标记，该名称是在ios_base类中定义的
注：bitmask类型是一种用来储存各个位值的类型；

ios_base::boolalpha 输出bool值时为true和falseios_base::showpoint 显示末尾的小数点ios_base::showbase对于输出，使用C++基数前缀（0x）ios_base::uppercase 对于16进制输出，使用大写字母，E表示法ios_base::showpos在正数前面加上+

由于这些常量是在ios_base类中定义的，因此使用它们，必须使用::

第二个setf的原型：fmtflags setf(fmtflags,fmtflags)，该函数返回以前的设置
第一个参数和第一个一样，包含了所需设置的fmtflags位，第二个参数指出要清除第一个参数中的哪些位

setf的参数第二个参数 第一个参数含义ios_base::basefieldios_base::dec十进制 ios_base::oct八进制 ios_base::hex十六进制ios_base::floatfieldios_base::fixed定点记数法 ios_base::scientific科学记数法ios_base::adjustfieldios_base::left左对齐 ios_base::right右对齐 ios_base::internal符号或基数前缀左对齐，值右对齐

如：cout.setf(ios_base::hex,ios_base::basefield)
由于该函数返回以前的设置，因此，要回复以前的设置，可以
ios:base old = cout.setf(ios_base::oct,ios_base::basefield);
cout.setf(old,ios_base::basefield);
使用setf的效果可以通过unsetf()消除
void unsetf(fmtflags mask);
如cout.setf(ios_base::boolalpha);
unsetf(ios_base::boolalpha);

（8）iomanip提供的一些标准控制符

boolalpha             setf(ios_base::boolalpha)noboolalpha           setf(ios_base::noboolalpha)showbase              setf(ios_base::showbase)noshowbase            setf(ios_base::noshowbase)showpoint             setf(ios_base::showpoint)noshowpoint           setf(ios_base::noshowpoint)showpos               setf(ios_base::showpos)noshowpos             setf(ios_base::noshowpos)uppercase             setf(ios_base::uppercase)nouppercase           setf(ios_base::nouppercase)internal              setf(ios_base::internal, ios_base::adjustfield)left                  setf(ios_base::left, ios_base::adjustfield)right                 setf(ios_base::right, ios_base::adjustfield)dec                   setf(ios_base::dec, ios_base::base_field)hex                   setf(ios_base::hex, ios_base::base_field)oct                   setf(ios_base::oct, ios_base::base_field)fixed                 setf(ios_base::fixed, ios_base::floatfield)scientific            setf(ios_base::scientific, ios_base::floatfield)

三、使用cin进行输入

1.流状态

可以使用hex、oct和dec控制符与cin一起使用
（1）cin和cout包含一个流状态，从ios_base里继承。流状态被定义为iostate类型，而iostate是一种bitmask类型

（2）

成员描述enfbit如果到文件尾，设置为1 badbit如果流被破坏，则设置为1；例如，文件读取错误failbit如果输入操作未能读取预期的字符或输出操作没有写入预期的字符，则设置为1goodbit另一种表示0的方法good()如果流可以使用（所有的位都被清除），则返回trueeof()如果eofbit被设置，则返回truebad()如果badbit被设置，则返回truefail()如果badbit或failbit被设置，则返回truerdstate()返回流状态exceptions()返回一个位掩码，支出哪些标记导致异常被引发exceptions(isostate ex)设置哪些状态将导致clear()引发异常，例如，如果ex是eofbit，则如果eofbit被设置，clear()将引发异常clear(iostate s)将流状态设置为s，s的默认值为0（goodbit）；如果（restate（）& exceptions（））！= 0，则引发异常basic_ios::failuresetstate(iostate s)调用clear（rdstate() | s)。这将设置与s中设置的位对应的流状态位，其他流状态为保持不变

（3）设置状态
clear()和setstate()都可以重置状态，但是采取的方法不同
clear()默认参数为0，将清除全部状态位（eofbit,badbit,failbit）
而clear(eofbit)将状态设置为eofbit，另外两个状态位被清除
而setstate(eofbit)将不会影响其他的状态位
（4）I/O和异常
exceptions(isostate ex)，设置哪些状态将导致clear()引发异常，例如，如果ex是eofbit，则如果eofbit被设置，clear()将引发异常，使用位操作符OR | 可以指定多位

// cinexcp.cpp -- having cin throw an exception#include <iostream>#include <exception>int main(){    using namespace std;    // have failbit cause an exception to be thrown    cin.exceptions(ios_base::failbit);    cout << "Enter numbers: ";    int sum = 0;    int input;    try {        while (cin >> input)        {            sum += input;        }    } catch(ios_base::failure & bf)    {        cout << bf.what() << endl;        cout << "O! the horror!\n";    }    cout << "Last value entered = " << input << endl;    cout << "Sum = " << sum << endl;    return 0;}

2.其他istream类方法

（1）单字符输入
cin.get(ch)赋给参数ch，返回为istream对象的引用，到达文件尾时返回值为false
ch = cin.get()，返回值为字符编码int值，到达文件尾时返回值为EOF（这里的ch最好声明为int，而不是char，因为EOF可能不能用char表示）
（2）字符串输入
istream& get(char*,int,char = '\n');
istream& getline(char*,int,char = '\n');
istream& ignore(int = 1,int = EOF)（第一个是读取的最大字符，第二个为分界符，用于读取并丢弃）
补充：getline()与string
template< class CharT, class Traits, class Allocator >
std::basic_istream<CharT,Traits>& getline( std::basic_istream<CharT,Traits>&& input,
                                           std::basic_string<CharT,Traits,Allocator>& str,
                                           CharT delim );
（3）意外字符串的输入
getline()如果没有读取任何字符（但换行符被视为读取了一个字符）或读取了最大数目的字符，且行中还有其他字符，则设置failbit
get(char*,int)如果没有读取任何字符，则设置faileof

3.其他istream方法

（1）read()
istream& read( char_type* s, int count );与getline和get不用的是，read函数不会在输入后加上'\0'，因此不能用于将输入转化为字符串
read()常与ostream.wirte()结合使用，用于完成文件的输入和输出
（2）peek()
能够查看输入流的下一个字符，但是并不抽取字符

#include <sstream>#include <iostream>int main(){    std::istringstream s1("Hello, world.");    char c1 = s1.peek();    char c2 = s1.get();    std::cout << "Peeked: " << c1 << " got: " << c2 << '\n';}/*输出结果为：Peeked: H got: H */

（3）gcount()返回非格式化抽取字符方法读取的字符数，即get(),getline(),ignore(),read()，但是效率较慢
（4）putback()将一个字符插入到字符串中，被插入的字符将是输出流的第一个字符

#include <sstream>#include <iostream> int main(){    std::stringstream s1("Hello, world"); // IO stream    s1.get();    if (s1.putback('Y')) // modifies the buffer        std::cout << s1.rdbuf() << '\n';    else        std::cout << "putback failed\n";     std::istringstream s2("Hello, world"); // input-only stream    s2.get();    if (s2.putback('Y')) // cannot modify input-only buffer        std::cout << s2.rdbuf() << '\n';    else        std::cout << "putback failed\n";     s2.clear();    if (s2.putback('H')) // non-modifying putback        std::cout << s2.rdbuf() << '\n';    else        std::cout << "putback failed\n";}/*输出结果为：Yello, worldputback failedHello, world */