1. 流

• 流：數據從一個對象到另一個對象的傳輸。
• 功能：標準輸入輸出+文件處理

2. 流類型

標準庫定義了三大類流類型：標準I/O流、文件流、字符串流

• 標準I/O流
  • ios是抽象類
  • ostream是cout、clog、cerr的類
  • istream是cin的類
• 文件流類型
  • ifstream從文件讀取數據
  • ofstream向文件寫入數據
  • iofstream文件讀寫數據
• 字符串流類型
  • istringstream從string讀取數據
  • ostringstream向string寫入數據
  • iostringstream讀寫string數據

3. 流對象

通常標準I/O流對象是全局對象不需要定義，而文件流對象和字符串流對象需要用戶定義。

標準I/O流對象有以下四個：

注意：流對象通常都不能復制。

4. 流對象狀態

流對象狀態在某一個時刻必定處于以下四個狀態之一。

5. I/O操作

I/O操作主要有如下五種：

• 輸入操作:in >> x或者getline(in,s)
• 輸出操作:out << x
• 操作符
• 流狀態
• 格式化

• 輸出流默認設置

• 格式控制
• 格式控制成員函數

流對象.格式控制函數(實參)

• 預定義格式控制函數

預定義格式控制函數(實參)

• 流的輸出控制格式

• 流的輸出控制格式：dec oct hex
• 數據輸入成員函數
  字符輸入成員函數：get()
  字符串輸入成員函數：getline()
• 數據輸出成員函數：put()

1. 對齊方式

• 成員函數方式

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
    int n = -11;
    cout.width(6);
    cout.flags(ios::right);
    cout << n << endl;

    cout.width(6);
    cout.flags(ios::left);
    cout << n << endl;

    cout.width(6);
    cout.flags(ios::internal);
    cout << n << endl;
}

• 操作子方式

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;
int main(){
    int n = -11;
    cout << setw(6) << right << n << endl;
    cout << setw(6) << left << n << endl;
    cout << setw(6) << internal << n << endl;
}

• 混合方式

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
int n = -11;
    cout.width(6); cout << left << n << endl;
    cout.width(6); cout << right << n << endl;
    cout.width(6); cout << internal << n << endl;
}

2. 整數輸出格式

• 成員函數方式

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
    int n = 11;
    cout.flags(ios::dec);
    cout << n << endl;
    cout.flags(ios::hex);
    cout << n << endl;
    cout.flags(ios::oct);
    cout << n << endl;

    cout.flags(ios::showbase|ios::dec);
    cout << n << endl;
    cout.flags(ios::showbase|ios::oct);
    cout << n << endl;
    cout.flags(ios::showbase|ios::hex);
    cout << n << endl;

    cout.flags(ios::showbase|ios::uppercase|ios::dec);
    cout << n << endl;
    cout.flags(ios::showbase|ios::uppercase|ios::oct);
    cout << n << endl;
    cout.flags(ios::showbase|ios::uppercase|ios::hex);
    cout << n << endl;
}

• 操作子方式

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
    int n = 11;
    cout << dec << n << endl;
    cout << hex << n << endl;
    cout << oct << n << endl;

    cout << showbase << dec << n << endl;
    cout << oct << n << endl;
    cout << hex << n << endl;

    cout << uppercase << dec << n << endl;
    cout << oct << n << endl;
    cout << hex << n << endl;
}

3. 浮點數輸出格式

如果浮點數沒有小數時默認不顯示小時點，使用ios::showpoint可以強制輸出浮點數時，必須帶小數點。

定點數方式比浮點數方式更精確
取浮點數精確度時，設置ios::fixed

• 成員函數方式

#include <iostream>     // cout, std::fixed, std::scientific
using namespace std;
int main () {
  double a = 3.1415926534;
  double b = 2006.0;
  double c = 1.0e-10;

  cout.precision(5);
  cout << "default:\n";
  cout << a << endl << b << endl << c << endl;
  
  cout << "fixed:\n";
  cout.flags(ios::fixed);
  cout << a << endl << b << endl << c << endl;

  cout << "scientific:\n";
  cout.flags(ios::scientific);
  cout << a << endl << b << endl << c << endl;

  return 0;
}

• 操作子方式

#include <iostream>     // std::cout, std::fixed, std::scientific
#include <iomanip>
using namespace std;
int main () {
  double a = 3.1415926534;
  double b = 2006.0;
  double c = 1.0e-10;

  cout << setprecision(5)
       << "default:\n"
       << a << endl << b << endl << c << endl;
  
  cout << "fixed:\n" << fixed
       << a << endl << b << endl << c << endl;

  cout << "scientific:\n" << scientific
       << a << endl << b << endl << c << endl;

  return 0;
}

• 混合方式

#include <iostream>     // std::cout, std::fixed, std::scientific
int main () {
  double a = 3.1415926534;
  double b = 2006.0;
  double c = 1.0e-10;

  std::cout.precision(5);
  std::cout << "default:\n";
  std::cout << a << '\n' << b << '\n' << c << '\n\n'
  
  std::cout << "fixed:\n" << std::fixed;
  std::cout << a << '\n' << b << '\n' << c << '\n\n'

  std::cout << "scientific:\n" << std::scientific;
  std::cout << a << '\n' << b << '\n' << c << '\n\n';

  return 0;
}

4.布爾類型輸出格式

5. 其它

• 成員函數方式

#include <iostream>     // std::cout, std::showpos, std::noshowpos
using namespace std;
int main () {
  int p = 1;
  int z = 0;
  int n = -1;
  cout.setf(ios::showpos); cout << p << '\t' << z << '\t' << n << endl;
  cout.unsetf(ios::showpos); cout << p << '\t' << z << '\t' << n << endl;
  return 0;
}

• 操作子方式

#include <iostream>     // std::cout, std::showpos, std::noshowpos
using namespace std;
int main () {
  int p = 1;
  int z = 0;
  int n = -1;
  cout << showpos   << p << '\t' << z << '\t' << n << endl;
  cout << noshowpos << p << '\t' << z << '\t' << n << endl;
  return 0;
}

復數虛部a+bi使用showpos非常合適。

問題

1. 浮點數八進制/十六進制輸出結果？
2. 下列代碼為什么能轉化成十六進制？

#include <iostream>
#include <iomanip> // setiosflags() , ios::hex
using namespace std;
int main(){
        cout << setiosflags(ios::hex) << 10 << endl;
}

最新版C++的iostream庫中，在使用setiosflags()前要先使用resetiosflags()清除舊有相應信息。

cout << resetiosflags(ios::basefield)<< setiosflags(ios::hex) << 10 << endl;

以下三類格式化在使用setiosflags(),要先使用resetiosflags()清除舊有相應信息。

stringstream

• 字符串轉化數字

istringstream iss(str);
int n;
iss >> n;

C++11提供如下函數簡化字符串轉數字

• stoi() stol() stoul() stoll() stoull()

• stof() stod() stold()

• 數字轉化字符串

int n;
ostringstream oss;
oss << n;
oss.str();

練習

• 8. 字符串轉換整數 (atoi)
• 實現空格分割字符串

    vector<string> split(const string& str){
        vector<string> res;
        istringstream iss(str);
        string s;
        while(iss >> s){
            res.push_back(s);
        }
        return res;
    }

• C++文件讀寫
  文件：文件名+文件內容(有序數據集合)
  文件名：字符序列
  文件數據格式：二進制文件/文本文件

• C++文件操作流程

1. 打開文件
2. 讀寫文件
3. 關閉文件

• 打開/關閉文件

• 文本文件讀寫

• 二進制文件讀寫

• 文件打開方式

• 文件對象指針位置函數

• 函數后綴p表示put(輸出)，后綴g表示get(輸入)。
• 如果文件是以ios::app文本追加方式打開，指針位置默認在文件結束，其他情況默認在文件開頭。

• 文件對象狀態函數

流式文件類型

1. stream流文件
2. 文件指針FILE*

stream流文件讀寫

• ifstream文件讀

ifstream fin(文件路徑);
fin >> 變量
fin.close();

• ofstream文件寫

ofstream fout(文件路徑);
fout << 變量
fout.close();

• fstream文件寫

fstream fs(文件路徑,ios::in|ios::out|ios::app);
if(fs){
  fs << 變量;
  fs.seekg(ios::beg);
  fs >> 變量;
  fs.close();
}

fstream的打開模式是否創建不存在的文件

先讀后寫

    fstream fs("test.txt",ios::in|ios::out|ios::app);
    if(fs){
        // 讀文件
        string str;
        while(fs >> str){
            cout << str << endl;
        }
        fs.clear();// 清除錯誤
        // 寫文件
        while(cin >> str){
            fs << str << endl;
        }
    }

先寫后讀

    fstream fs("test.txt",ios::in|ios::out|ios::app);
    if(fs){
        // 寫文件
        string str;
        while(cin >> str)
            fs << str << endl;
        
        // 讀文件  
        fs.seekg(ios::beg);
        while(fs >> str)
            cout << str << endl;
        // 后續如果對fs操作，需要清空fs狀態
    }else{
        cerr << "file not exist " << endl;
    }

文件指針FILE讀寫

• FILE文件指針讀

FILE* fp = fopen(文件路徑,"r");
fscanf(,fp);
fclose(fp);

• FILE文件指針寫

FILE* fp = fopen(文件路徑,"w");
fprintf(,fp);
fclose(fp); 

對象的序列化與反序列化
序列化:把對象轉化成文本/二進制
反序列化:把文本/二進制轉化成對象

文件重定向

freopen(文件路徑,操作,標準IO)

操作：讀(r) 寫(w)

• 重定向寫

freopen("out.txt","w",stdout);
cout << "out data" <<endl;

• 重定向讀

freopen("in.txt","r",stdin);
string str;
cin >> str;

幾種常見的文件讀取方式對比

• ifstream + fin
• freopen+cin+sync_with_stdio(false)
• FILE* + fscanf
• freopen+scanf
• freopen+cin

實現日志模塊

freopen("test.log","w",stderr);
cerr << "FATAL";
cerr << "ERROR";
clog << "WARNING";
clog << "INFO";
clog << "DEBUG";

擴展閱讀

• <<C++程序設計語言(第4部分：標準庫) 中文第四版>>：第38章 I/O流