第八講流類庫與輸入輸出

第十一章流類庫與輸入/輸出何文秀浙江工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院2本章主要內(nèi)容I/O流的概念和流類庫結(jié)構(gòu)輸出流輸入流輸入/輸出流3簡介數(shù)據(jù)存儲(chǔ)存儲(chǔ)在變量中的數(shù)據(jù)是臨時(shí)的文件是用來永久保存大量數(shù)據(jù)的磁盤光盤磁帶4數(shù)據(jù)層次Bit“位”(二進(jìn)制數(shù)字)1或0Byte字節(jié):8位可以存儲(chǔ)一個(gè)字符(char)可以用雙字節(jié)表示長的字符(wchar_t)域Field:一組有意義的字符姓名5數(shù)據(jù)層次記錄Record:一組有關(guān)系的域C中的struct或C++中的class文件File:一組相關(guān)的記錄公司的工資表順序文件:記錄按關(guān)鍵字存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫:一組相關(guān)的文件工資表文件、帳目文件、存貨文件…6數(shù)據(jù)層次101001010JudyJudyGreenSallyBlackTomBlueJudyGreenIrisOrangeRandyRedFileRecordFieldByte(ASCIIcharacterJ)Bit7C:printf和scanf的缺陷1.非類型安全#include<stdio.h>intj=10;floatf=2.3;voidfn(){

printf("%d\n",j); printf("%d\n",f); printf("%d\n","C++");

scanf("%d",&i); printf("%d\n",i);scanf("%d",j); printf("%d\n",j);}voidmain(){ fn();}11-1.cC++為了與C兼容，保留了用printf和scanf進(jìn)行輸出和輸入的方法編寫新的C++程序時(shí)不要用C輸入輸出機(jī)制，要用C++自己特有的輸入輸出方法在C++的輸入輸出中，編譯系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)類型進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，凡是類型不正確的數(shù)據(jù)都不能通過編譯（C++的I/O操作時(shí)類型安全的）C:printf和scanf的缺陷2.可擴(kuò)展性差1）printf和scanf可以輸入輸出標(biāo)準(zhǔn)類型的數(shù)據(jù)（如int、float、double、char），但無法輸出用戶自己定義的類型（如數(shù)組、結(jié)構(gòu)體、類）的數(shù)據(jù)2）C++的I/O操作是可擴(kuò)展的，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)類型的數(shù)據(jù)和對(duì)用戶定義類型數(shù)據(jù)的輸入輸出，采用同樣的方法處理C++的輸入輸出1、對(duì)系統(tǒng)指定的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的輸入輸出。即從鍵盤輸入數(shù)據(jù)，輸出到顯示器屏幕。這種輸入輸出稱為標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出，簡稱標(biāo)準(zhǔn)I/O。2、以外存磁盤文件為對(duì)象進(jìn)行輸入輸出，即從磁盤文件輸入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)輸出到磁盤文件。這種以外存文件為對(duì)象的輸入輸出稱為文件的輸入輸出，簡稱文件I/O。3、對(duì)內(nèi)存指定的空間進(jìn)行輸入輸出。通常指定一個(gè)字符數(shù)組作為存儲(chǔ)空間，這種輸入輸出稱為字符串輸入輸出，簡稱串I/O。10C++的輸入輸出流I/O流類庫是C語言中I/O函數(shù)中面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法中的一個(gè)替換產(chǎn)品。當(dāng)程序與外界環(huán)境進(jìn)行信息交換時(shí)，存在著兩個(gè)對(duì)象，一個(gè)是程序中的對(duì)象，另一個(gè)是文件對(duì)象。

流是一種抽象，它負(fù)責(zé)在數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者和數(shù)據(jù)的消費(fèi)者之間建立聯(lián)系，并管理數(shù)據(jù)的流動(dòng)。

程序建立一個(gè)流對(duì)象，并指定這個(gè)流對(duì)象與某個(gè)文件對(duì)象建立連接，程序操作流對(duì)象，流對(duì)象通過文件系統(tǒng)對(duì)所連接的文件對(duì)象產(chǎn)生作用。

讀操作在流數(shù)據(jù)抽象中被稱為（從流中）提取，寫操作被稱為（向流中）插入。C++的輸入輸出流在內(nèi)存中為每一個(gè)數(shù)據(jù)流開辟一個(gè)內(nèi)存緩沖區(qū)，用來存放流中的數(shù)據(jù)當(dāng)用cout和插入運(yùn)算符“<<”向顯示器輸出數(shù)據(jù)時(shí)，先將這些數(shù)據(jù)送到程序中的輸出緩沖區(qū)，直到緩沖區(qū)滿了或遇到endl，就將緩沖區(qū)中的全部數(shù)據(jù)送到顯示器顯示出來在輸入時(shí)，從鍵盤輸入的數(shù)據(jù)先放在鍵盤的緩沖區(qū)中，當(dāng)按回車鍵時(shí)，鍵盤緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)輸入到程序中的輸入緩沖區(qū)，形成cin流，然后用提取運(yùn)算符“>>”從輸入緩沖區(qū)中提取數(shù)據(jù)送給程序中的有關(guān)變量C++輸入輸出流C++中，輸入輸出流被定義為類C++的I/O庫中的類稱為流類用流類定義的對(duì)象稱為流對(duì)象I/O類庫中的流類類名說明包含文件抽象流基類

ios流基類ios輸入流類

istream通用輸入流類和其他輸入流的基類iostreamifstream文件輸入流類fstreamistringstream字符串輸入流類sstream輸出流類

ostream通用輸出流類和其他輸出流的基類iostreamofstream文件輸出流類fstreamostringstream字符串輸出流類sstream輸入輸出流類

iostream通用輸入輸出流類和其他輸入輸出流的基類iostreamfstream文件輸入輸出流類fstreamstringstream字符串輸入輸出流類sstream流緩沖區(qū)類

streambuf抽象流緩沖區(qū)基類streambuffilebuf磁盤文件的流緩沖區(qū)類fstreamstringbuf字符串的流緩沖區(qū)類sstreamI/O類庫中的繼承層次

I/O類庫中的其他類與流類庫有關(guān)的頭文件iostream包含了對(duì)輸入輸出流進(jìn)行操作所需的基本信息。fstream用于用戶管理的文件的I/O操作。sstream用于字符串流I/O。stdiostream用于混合使用C和C++的I/O機(jī)制時(shí)。iomanip在使用格式化I/O時(shí)應(yīng)包含此頭文件。在iostream頭文件中定義的流對(duì)象在iostream頭文件中定義的類有ios,istream,ostream,iostream,istream_withassign,ostream_withassign,iostream_withassign等頭文件iostream聲明了4個(gè)預(yù)定義的流對(duì)象用來完成標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備上的輸入輸出操作：cin，cout，cerr，clog

iostream頭文件中定義的4種流對(duì)象iostream頭文件中重載運(yùn)算符在istream和ostream類（iostream中聲明）中分別由一組成員函數(shù)對(duì)位移運(yùn)算符“<<”和“>>”進(jìn)行重載，以便能用它輸入或輸出各種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)。對(duì)于不同的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型要分別進(jìn)行重載。自定義類型：重載“<<”、“>>”輸出流對(duì)象

預(yù)先定義的標(biāo)準(zhǔn)輸出流對(duì)象:——流向標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備（顯示器）

cout標(biāo)準(zhǔn)輸出流（consoleoutput）cerr是標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出，沒有緩沖，發(fā)送給它的內(nèi)容立即被輸出。(它只能允許向屏幕設(shè)備寫數(shù)據(jù))clog流也是標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤流,作用和cerr一樣,區(qū)別在于cerr不經(jīng)過緩沖區(qū),直接向顯示器輸出信息,而clog中的信息存放在緩沖區(qū),緩沖區(qū)滿或者遇到endl時(shí)才輸出.20輸出流例1有一元二次方程ax2+bx+c=0，其一般解為x1,2=(-b±b2-4ac)/2a,但若a=0，或b2-4ac<0時(shí)，用此公式出錯(cuò)。編程序,從鍵盤輸入a,b,c的值，求x1和x2。如果a=0或b2-4ac<0，輸出出錯(cuò)信息。1.cpp重定向.cpp22構(gòu)造輸出流對(duì)象ofstream類支持磁盤文件輸出三種方式：1.ofstreammyFile("filename",iosmode);//如果在構(gòu)造函數(shù)中指定一個(gè)文件名，當(dāng)構(gòu)造這個(gè)文件時(shí)該文件是自動(dòng)打開的2.可以在調(diào)用默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)之后使用open成員函數(shù)打開文件ofstreammyFile;//聲明一個(gè)靜態(tài)輸出文件流對(duì)象myFile.open("filename",iosmode);

//打開文件，使流對(duì)象與文件建立聯(lián)系輸出流構(gòu)造輸出流對(duì)象3.使用同一個(gè)流先后打開不同的文件（在同一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)是打開的）：ofstreamfile;file.open(“file1”);//打開文件file1

//……向文件file1輸出file.close();//關(guān)閉file1file.open(“file2”);//打開文件file2//……向文件file2輸出file.close();//關(guān)閉file2文件輸入輸出打開模式例2有一個(gè)整型數(shù)組,含5個(gè)元素,從鍵盤輸入5個(gè)整數(shù)給數(shù)組,將此數(shù)組送到磁盤文件中存放。2.cpp26插入運(yùn)算符（<<）和操縱符插入(<<)運(yùn)算符是所有標(biāo)準(zhǔn)C++數(shù)據(jù)類型預(yù)先設(shè)計(jì)的。用于傳送字節(jié)到一個(gè)輸出流對(duì)象。輸出流輸入輸出流的操縱符28文件輸出流成員函數(shù)

輸出流成員函數(shù)有三種類型：與操縱符等價(jià)的成員函數(shù)。執(zhí)行非格式化寫操作的成員函數(shù)。其它修改流狀態(tài)且不同于操縱符或插入運(yùn)算符的成員函數(shù)。輸出流29文件輸出流成員函數(shù)open函數(shù)把流與一個(gè)特定的磁盤文件關(guān)聯(lián)起來。需要指定打開模式。close函數(shù)關(guān)閉與一個(gè)輸出文件流關(guān)聯(lián)的磁盤文件put函數(shù)把一個(gè)字符寫到輸出流中。write函數(shù)把內(nèi)存中的一塊內(nèi)容寫到一個(gè)輸出文件流中seekp和tellp函數(shù)操作文件流的內(nèi)部指針錯(cuò)誤處理函數(shù)輸出流write.cppseekptellp.cppopenclose.cpp二進(jìn)制輸出文件文本文件：ASCII文件、字符文件文件中字節(jié)單元的內(nèi)容為字符的ASCII碼二進(jìn)制文件：字節(jié)文件文件內(nèi)容是數(shù)據(jù)的內(nèi)部表示，從內(nèi)存直接復(fù)制輸出流二進(jìn)制輸出.cpp字符信息：在內(nèi)存中是以ASCII碼形式存放的，用ASCII文件輸出還是用二進(jìn)制文件輸出，數(shù)據(jù)形式一樣數(shù)值信息：二者不同。內(nèi)存中用二進(jìn)制表示，如100000字符串輸出流ostringstream類表示一個(gè)字符串輸出流除了輸出到屏幕、文件，生成字符串ostringstreamos;例11-6：用ostringstream將數(shù)值轉(zhuǎn)換為字符串輸出流文件流是以外存文件為輸入輸出對(duì)象的數(shù)據(jù)流，字符串流不是以外存文件為輸入輸出的對(duì)象,而以內(nèi)存中用戶定義的字符數(shù)組(字符串)為輸入輸出的對(duì)象,即將數(shù)據(jù)輸出到內(nèi)存中的字符數(shù)組,或者從字符數(shù)組(字符串)將數(shù)據(jù)讀入。字符串流也稱為內(nèi)存流。字符串.cpp32輸入流3個(gè)重要的輸入流類：istream、ifstream、istringstreamistream類最適合用于順序文本模式輸入.cin是其派生類istream_withassign的對(duì)象。ifstream類支持磁盤文件輸入。istringstream類支持字符串輸入流輸入流33構(gòu)造輸入流對(duì)象1.如果在構(gòu)造函數(shù)中指定一個(gè)文件名，在構(gòu)造該對(duì)象時(shí)該文件便自動(dòng)打開。ifstreammyFile("filename",iosmode);2.在調(diào)用缺省構(gòu)造函數(shù)之后使用open函數(shù)來打開文件。ifstreammyFile;//建立一個(gè)文件流對(duì)象myFile.open("filename",iosmode);//打開文件"filename"輸入流34提取運(yùn)算符（>>）提取運(yùn)算符(>>)對(duì)于所有標(biāo)準(zhǔn)C++數(shù)據(jù)類型都是預(yù)先設(shè)計(jì)好的。是從一個(gè)輸入流對(duì)象獲取字節(jié)最容易的方法。用于格式化文本輸入，提取數(shù)據(jù)時(shí)，以空白符為分隔用非格式化輸入成員函數(shù)getline，輸入一段包含空白符的文本輸入流輸入流操縱符定義在ios_base類中和iomanip頭文件中的操縱符可以應(yīng)用于輸入流，但是只有少數(shù)幾個(gè)操縱符對(duì)輸入流具有實(shí)際影響，其中最重要的是進(jìn)制操縱符dec，oct和hex36輸入流成員函數(shù)open函數(shù)把該流與一個(gè)特定磁盤文件相關(guān)聯(lián)。close函數(shù)關(guān)閉與一個(gè)輸入文件流關(guān)聯(lián)的磁盤文件get函數(shù)的功能與提取運(yùn)算符（>>）很相像，主要的不同點(diǎn)是get函數(shù)在讀入數(shù)據(jù)時(shí)包括空白字符。getline的功能是從輸入流中讀取多個(gè)字符，并且允許指定輸入終止字符，讀取完成后，從讀取的內(nèi)容中刪除終止字符非成員函數(shù)getline。輸入流get函數(shù).cppgetline函數(shù).cpp輸入流成員函數(shù)read成員函數(shù)從一個(gè)文件讀字節(jié)到一個(gè)指定的內(nèi)存區(qū)域，由長度參數(shù)確定要讀的字節(jié)數(shù)。seekg函數(shù)用來設(shè)置