2015年2月6日 周五 晴

       很快到星期五了，感觉这一个星期都是在复习，这两周过后我觉得c++的基本知识应该掌握的差不多了，可以追求一点更高层次的东西了。

       今天讲一讲c++中的输入、输出和文件操作，差不多c++基本语法就结束了。可能以后的笔记中不会再强调基本的语法知识。

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       其实在c语言中，我们就已经学习了基本的输入输出和文件操作，像什么printf、scanf、fopen、fclose之类的。其实c++的IO和文件都和c差不多，只不过吧c中的这些都封装到类中去了。我们先看一张图：

       这张图就是所有与c++相关的IO和文件的操作了。我们一起来简单的认识一下他们：

     （1）标准的输入输出：

              istream ostream  --> #include <iostream>

              标准对象有cin cout

     （2）操作字符串的流：

              istringstream ostringstream  --> #include <sstream>

     （3）操作文件的流：

              ifstream  ofstream  fstream    --> #include <fstream>

       图中外圈的七个流（类），是我们c++中会经常用到的。现在我为大家一一介绍一下他们：

一．标准的输入输出

1.标准的输入输出对象

       C++的iostream文件中自动创建了8个流对象但我们一般用到其中4个：cin、cout、cerr、clog

       还有四个是用于宽字符流的：wcin、wcout、wcerr、wclog。（知道即可）

       cin和cout代表标准的输入输出流，cerr和clog代表标准错误流。他们之间是有区别的，cout是带有缓冲的并且可以重定向，而cerr和clog是没有缓冲且不可重定向的。我们先看代码再解释什么是重定向：

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    cout<<"hello";
    clog<<" world";
    cerr<<"test";
    return 0;
}

        这是一个简单的io小程序，分别用cout clog cerr在屏幕上输出几个单词：

        但是，如果我们用到重定向的话，输出的结果就不是这样了。我们先把编译后生成的.exe（可执行文件）复制一份放到c盘的根目录下，以管理员身份运行命令提示符（cmd）。操作如图：

       先切换到根目录（cd /），再运行01io.exe（上面那段代码的可执行文件） > a.txt 。这“>”就是一个输出重定向符，将01io.exe的输出结果输出到a.txt这个文件中去。（一开始输出都是输出在屏幕上的，但是现在我将输出的目标改为文件，所以叫重定向（重新设定输出的方向））。我们发现屏幕上只输出了“ worldtest”，cout输出  的“hello”不见了。我们再打开a.txt这个文件看看里面的内容：

       我们发现a.txt文件中只有“hello”。这就说明了只有cout能够重定向，cerr和clog是不具备重定向的。所以用cerr和clog的好处就是无论什么情况下我都能输出任何信息（一般是错误信息）。cin类似cout，这里就不再重复了。

2.其他IO类方法

       除了上面要讲的四个对象之外，还有给大家补充几点常用IO类的方法（成员函数）。

     （1）get和put

               get是得到一个字符，put是输出一个字符。我们看看c++帮助手册里面关于它们的介绍：

        get方法是用在输入流中的（input stream），put方法是用在输出流中（out stream）。put使用方法很简单，就是把一个字符写到输出流中而已。而get我们一般用它的前两个方法：

        A.int get();

           该方法是读入一个字符，并且返回这个字符的整数值（ACSII码）。

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int c;
    while(1){
        c = cin.get();
        cout<<"c="<<c<<endl;
        cout.put(c);
        cout<<endl;
    }
    return 0;
}

       我们用get获取了“0、a、A”这三个字符的ACSII码并用cout输出，我们又用put输出了这个三个整数的字符形式。并且我们可以发现一个很奇怪的现象，每两次输入之间空了好几行，为什么呢？

       因为，get把我们回车也输入进去了。所以我们可以看到，“回车”的ACSII码是10，put输出的是回车，cout<<endl又回了一次车，所以每两次输入间空了两行。

       如果get读取到的字符是EOF（end of file，文件结束符），就会自动结束。

       B.istream& get( char& ch );

          这个get方法读入一个字符的引用，返回的却是一个输入流。当get遇到EOF的时候，返回的istream变为0。例子可以参考c++帮助手册的那个例子。

（2）getline

       这种方法是用来读取一行数据的。

        A.istream& getline( char* buffer, streamsize num );

           这种方式的getline将一行字符串放在buffer中，读取num-1个字符或遇到换行或EOF时结束。如：

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    char str[20];
    cin.getline(str,10);
    cout<<str<<endl;
    return 0;
}

        规定读入10个字符，实际只读入9个字符（还有一个‘\0’）。

        B.istream& getline( char* buffer, streamsize num, char delim );

           这种方法和上面的方法类似，但是输入了num-1个字符或遇到delim字符或遇到EOF时就终止输入，就算换行也不会影响它的输入。如：

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    char str[20];
    cout<<"请输入：";
    cin.getline(str,10,'$');
    cout<<"输入的字符串是："<<str<<endl;
    return 0;
}

       我们可以看见，中间我们换了一行可是输入还在继续，直到读到’$’符号的时候，getline才结束，且不会把‘$’字符读进去。

       但是有一点一定要特别注意：如果我们输入的字符串长度超过num-1，就会发生流对象错误，拒绝IO访问。所以遇到流对象发生错误的时候我们要有所处理：

       首先，我们需要纠正流（复位），用到.clear()方法。接着，我们还需要清理缓冲区，用到.ignore()方法。特别需要注意ignore的用法：

istream& ignore( streamsize num=1, int delim=EOF )。

       我们先来看看这种流对象错误，并且是不是真正的拒绝了IO访问。

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    char str[20];
    cout<<"cin="<<cin<<endl;
    cin.getline(str,10);
    cout<<str<<endl;
    cout<<"cin="<<cin<<endl;
    int num=100;
    cin>>num;
    cout<<"num="<<num<<endl;
    return 0;
}

        cin既然是一个对象，它重载了>>运算符，我们就可以输出cin的值看看。我们发现一开始cin的值正常的，可是一旦我们getline的字符串超出了10个字符，cin流就发生错误，值变为了0。并且cin>>num操作也没有进行（拒绝了输入操作），直接输出num的值（num值没有输入，因此不会改变）。

        我们再来更正这个程序：

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    char str[20];
    cout<<"cin="<<cin<<endl;
    cin.getline(str,10);
    cout<<str<<endl;
    cout<<"cin="<<cin<<endl;
    if(!cin){
        cin.clear();
        cin.ignore(100,'\n');
    }
    cout<<"cin="<<cin<<endl;
    int num=100;
    cin>>num;
    cout<<"num="<<num<<endl;
    return 0;
}

        在getline超出10个字符后cin的值变为0，我们通过纠正cin流并清除输入缓冲区，cin的值又变为正常的值了，最后输入num的值使num值发生改变。

二．字符串的IO类

        C中你可能用过sprintf和sscanf这样的格式化字符串操作（不懂的自己百度学习哦）。我们可以一起写个程序回顾一下这两个函数：

#include <stdio.h>
int main()
{
    char str[100];
    char name[5]="zm";
    int age=20;
    double height=1.75;
    sprintf(str,"%s:%d:%lf",name,age,height);
    printf("%s\n",str);
 
    int num;
    sscanf("12345","%d",&num);
    printf("%d\n",num);
    return 0;
}

       在c++中对应的两个类分别是istringstream,ostringstream。因为c++中使用string代替字符数组，所以一般字符串类型都是在操作string。ostringstream是将数据写入字符串，istringstream是把数据从字符串中读出。

       看代码就很快学会了：

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <iomanip>
using namespace std;
class Date{
    int year;
    int month;
    int day;
public:
    Date(int year=0,int month=0,int day=0)
        :year(year),month(month),day(day){}
    friend ostream& operator<<(ostream&,const Date&);
};
ostream& operator<<(ostream& os,const Date& date){
    return os<<setfill('0')<<date.year<<"-"
        <<setw(2)<<date.month<<"-"<<setw(2)<<date.day;
}
int main()
{
    string name="zm";
    int age=20;
    double height=1.75;
    ostringstream ostr1;
    ostr1<<name<<":"<<age<<":"<<height;
    string str = ostr1.str();
    cout<<str<<endl;
 
    ostringstream ostr2;
    ostr2<<Date(2015,2,6);
    str=ostr2.str();
    cout<<str<<endl;
 
    istringstream istr("zhc 21 1.76");
    istr>>name>>age>>height;
    cout<<"姓名:"<<name<<endl;
    cout<<"年龄:"<<age<<endl;
    cout<<"身高:"<<height<<endl;
    return 0;
}

       ostringstream类的ostr1用来拼接name(string),age(int),height(double)，像普通流对象一样的使用<<运算符（注意观察和sprintf的区别）。.str()方法，是将stringstream对象转换为string字符串。ostr2对象是用来是输出类Date的，我们在Date类中重载了运算符>>，所以ostringstream对象用起来一样没有问题。

       最后我们定义了istringstream类对象istr，用来从字符串“zhc 21 1.76”读出name，age，height（注意和sscanf的区别，<<会自动识别类型）。

三．文件操作

       C++中我们使用ifstream创建文件读取流（读文件），用ofstream创建文件输出流（写文件）：

                ifstream( const char *filename, openmode mode );

                ofstream( const char *filename, openmode mode );

        第二个参数mode，是指打开文件的模式。基本的打开模式如下图：

     我们使用write方法写文件，read方法读文件：

                istream& read( char* buffer, streamsize num );

                ostream& write( const char* buffer, streamsize num );

        我们经常还会用到：int gcount(); 获取实际读取的字节数。

        文件操作基本和c类似，基本知识还不是很熟悉的自己学哦（百度），我只是讲讲c++中怎么操作而已。

        我们一起来做一道题，把一个结构体整体为单位写入文件中，再从文件中读取出来：

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
struct Date{
    int year;
    int month;
    int day;
    Date(int year=0,int month=0,int day=0)
        :year(year),month(month),day(day){}
    void show(){
        cout<<year<<"-"<<month<<"-"<<day<<endl;
    }
};
int main()
{
    ofstream ofs("a.txt");
    Date date1(2015,2,6);
    ofs.write((const char*)&date1,sizeof(Date));
    ofs.close();
 
    ifstream ifs("a.txt");
    Date date2;
    ifs.read((char*)&date2,sizeof(Date));
    ifs.close();
    date2.show();
    return 0;
}

       我们可以看见，我们先把结构体强制类型转换为const char*后写入文件中（按字节写入），最后再用char* 方式从文件中读出来（按字节读）。大家一定要体会，用类的方法去操作文件，原来使用的什么wirte、open都是文件流的成员函数。

       最后，我们再综上所有的知识点做一道题目：现在有一个配置文件（如下图），从文件中读出各参数的值。

        我们一起来看代码:

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
int main()
{
    string name;
    int price;
    string cpu;
    double size;
    ifstream ifs("xiaomi.txt");
    char temp[20];
    ifs.getline(temp,20,'=');
    ifs>>name;
    ifs.getline(temp,20,'=');
    ifs>>price;
    ifs.getline(temp,20,'=');
    ifs>>cpu;
    ifs.getline(temp,20,'=');
    ifs>>size;
    cout<<name<<endl;
    cout<<"价格:"<<price<<"元"<<endl;
    cout<<"CPU:"<<cpu<<endl;
cout<<"屏幕大小:"<<size<<endl;
ifs.close();
    return 0;
}

       运用>>运算符自动识别类型的特性，我们很轻松读取出来了所有值。注意本程序中getline的用法，遇到”=”停止。

————————————————结束语———————————————————

       C++中的IO和文件操作，就是用类的思想，把所有以前c中使用的各种函数全部转换为成员函数。大家一定要体会，先建立IO流和文件流再操作的思想。

       总结一下：我们主要是讲了c++中基本IO、字符串IO和文件操作的方式，体验和c中这些操作的区别。学会用面向对象（类）的思维去体会这些操作。