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C++程序设计基础 第十二章.pdf
前言
本文档由 @ItsJiale 创作，作者博客：https://jiale.domcer.com/，作者依据数学与大数据学院 2024 级大数据教学班的授课重点倾向编写而成。所有内容均为手动逐字录入，其中加上了不少自己的理解与思考，耗费近一周时间精心完成。
此文档旨在助力复习 C++ 程序设计基础，为后续学习数据结构筑牢根基。信计专业的同学，也可参考本文档规划复习内容。需注意，若个人学习过程中存在不同侧重点或对重难点的理解有差异，应以教材内容为准。倘若文档内容存在任何不妥之处，恳请各位读者批评指正。
By：ItsJiale
2025.5.5
第十二章 I/O流
12.1 I/O流类库
I/O流库是C++标准库的重要组成部分，它主要包括ios类库和streambuf类库。其中，ios类库提供流的高级I/O操作，streambuf类库主要负责缓冲区的处理。
12.1.1 ios类库
ios类库以ios类为根基类，ios类是一个抽象类（包含纯虚函数的类叫做抽象类），提供了输入/输出所需的公共接口，如设置数据流格式、错误状态恢复、设置文件的输入/输出模式等。ios类库层次结构如下
抽象基类ios类派生了2个类：istream类和ostream类。istream类和ostream类是输入输出流类，定义了输入流和输出流的基本特性。istream类和ostream类又派生了其他类。
ios类库中各个类的含义与功能如下所示：
● ifstream类：文件输入流类，支持文件的读取操作。
● istringstream类：字符串输入流类，支持字符串的输入操作。
● ofstream类：文件输出流类，支持文件的写入操作。
● ostringstream类：字符串输出流类，支持字符串的输出操作。
● fstream类：文件输入/输出流类，支持文件的读取和写入操作。
● stringstream类：字符串输入/输出流为，支持字符串输入和输出操作。
12.1.2 streambuf类库
streambuf类库以streambuf为根基类，streambuf类是一个抽象类，提供了缓冲区操作接口，如设置缓冲区、从缓冲区提取字节、向缓冲区插入字节等。 streambuf类库层次结构如下图。
12.2 标准I/O流
12.2.1 预定义流对象
C++提供了4个预定义流对象：cin、cout、cerror和clog。cin是istream类的对象，用于处理标准输入（键盘输入）。cout、cerror和clog是ostream类的对象，cout用于处理标准输出（屏幕输出）；cerr和clog用于处理标准错误信息。
| 对象名 | 所属类 | 对应设备 | 含义 |
|---|---|---|---|
| cin | istream | 键盘 | 标准输入，有缓冲 |
| cout | ostream | 屏幕 | 标准输出，有缓冲 |
| cerr | ostream | 屏幕 | 标准错误输出，无缓冲 |
| clog | ostream | 屏幕 | 标准错误输出，有缓冲 |
12.2.2 标准输出流
ostream预定义了三个输出流对象cout、cerr和clog，而且还重载了运算符“<<”，输出流对象与“<<”运算符结合使用，可以输出各种类型的数据。此外，ostream类还提供了成员函数输出数据，比较常用的两个函数为put()函数和write()函数。
put()函数
put()函数用于输出单个字符，其声明如下所示：
ostream& put(char ch);
在上述声明中，参数ch表示要输出的字符，函数返回值为ostream类对象引用。put()函数的作用是将字符插入到输出流对象，通过输出流对象将字符输出到指定位置。
由于put()函数返回的是输出流对象，因此put()函数与输出运算符“<<”一样，可以连续调用。
cout.put('a'); //输出字符a
cout.put('\n'); //输出换行符
cout.put(‘d’).put(‘h’); //连续调用put()函数，输出‘ d’、‘h’
write()函数
write()函数用于输出一个字符串，其声明如下所示：
ostream& write(const char* str, streamsize count);
在上述声明中，第一个参数str表示字符串，第二个参数count表示输出的字符个数，需要注意的是，streamsize是long long类型的重定义。write()函数返回值为ostream类对象引用，其作用是将指定个数的字符串插入到输出流对象，通过输出流对象将字符串输出到指定位置。write()函数也可以连续调用。
cout.write("I love China",6);
cout.write("I love China",6).write("I love China",5);
在上述代码中，第一行代码调用write()函数输出字符串"I love China"的前6个字符；第二行代码连续调用write()函数输出字符串"I love China"的前6个和前5个字符。
还是那句话，会用就行
12.2.3 标准输入流
istream类预定义了输入流对象cin，并且重载了运算符“>>”，输入流对象与“>>”运算符结合使用，可以输入各种类型的数据。此外，istream类还提供了成员函数输入数据，如get()函数、getline()函数、read()函数等。
get()函数
get()函数用于从输入流中获取单个字符，istream类提供了get()函数的三种重载形式。
（1）读取单个字符
从流中读取单个字符的get()函数有两种重载形式，具体如下所示：
int get(); //第一种形式
istream& get(char& ch); //第二种形式
上述函数声明中，第一种形式没有参数，返回值为int类型，函数的作用是从输入流读取一个字符，返回该字符的ASCII码值。第二种形式有一个char类型的引用作为参数，返回值为istream类对象引用。函数的作用是从输入流读取一个字符存储到ch中。