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祗疼妳一个  论坛元老 | 2025-5-2 21:37:37 | 显示全部楼层 | 阅读模式
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在C++中，<iostream> 和 <fstream> 是两个非常重要的标准库头文件，它们提供了输入输出流的功能，用于处理控制台输入输出以及文件输入输出。以下是对这两个库的具体介绍，包括它们的主要概念和函数。
一、<iostream>库

<iostream>库主要用于处理标准输入输出流，如控制台输入（cin）和输出（cout）。
（一）焦点概念


  • 流（Stream）

    • 流是C++中用于表示数据序列的对象，用于在程序和外部装备（如键盘、表现器）之间传输数据。
    • 流分为输入流（istream）和输出流（ostream），它们共同的基类是ios。
    • istream用于输入，ostream用于输出，iostream是两者的派生类，用于同时支持输入和输出。

  • 标准输入输出流对象

    • cin：标准输入流对象，范例为istream，通常与键盘输入关联。
    • cout：标准输出流对象，范例为ostream，通常与表现器输出关联。
    • cerr：标准错误输出流对象，范例为ostream，用于输出错误信息，与表现器关联，但与cout差别的是，cerr是未缓冲的，即输出的内容会立刻表现，而不会被暂存。
    • clog：标准日记输出流对象，范例为ostream，也用于输出错误或日记信息，与表现器关联，但它是缓冲的。

（二）主要操作


  • 输入操作

    • 提取运算符（>>）：用于从输入流中读取数据。
      1. int num;
      2. cin >> num; // 从标准输入流读取一个整数
      复制代码
    • getline()函数：用于从输入流中读取一行字符串。
      1. string line;
      2. getline(cin, line); // 从标准输入流读取一行
      复制代码
    • cin.get()：可以用于读取单个字符或一行字符。
      1. char ch = cin.get(); // 读取一个字符
      2. cin.get(line, 100); // 读取一行，最多100个字符
      复制代码
    • cin.ignore()：用于忽略输入流中的字符，通常用于扫除输入缓冲区。
      1. cin.ignore(numeric_limits<streamsize>::max(), '\n'); // 清除缓冲区中的内容
      复制代码

  • 输出操作

    • 插入运算符（<<）：用于将数据输出到输出流。
      1. cout << "Hello, World!" << endl; // 输出字符串
      2. cout << 42 << endl; // 输出整数
      复制代码
    • endl和\n

      • endl是一个利用符，用于输出换行符，并刷新缓冲区，确保全部待输出的内容都被输出。
      • \n是一个平凡字符，仅用于换行，不会刷新缓冲区。
      1. cout << "Line 1" << endl;
      2. cout << "Line 2" << '\n';
      复制代码

    • 格式化输出

      • 使用利用符（如setw、setprecision等）来控制输特别式。
      1. #include <iomanip> // 包含操纵符的头文件
      2. cout << setw(10) << 42 << endl; // 设置输出宽度为10
      3. cout << setprecision(2) << 3.14159 << endl; // 设置小数点后保留2位
      复制代码


  • 流状态

    • 流对象有状态标志，用于表示流的状态。

      • good()：查抄流是否处于精良状态。
      • eof()：查抄是否到达文件末尾（对于输入流）。
      • fail()：查抄流是否失败（如格式错误）。
      • bad()：查抄流是否处于错误状态（如文件无法打开）。
      1. if (cin.fail()) {
      2.     cout << "Input failed!" << endl;
      3. }
      复制代码


二、<fstream>库

<fstream>库主要用于处理文件输入输出，提供了文件流类，用于操作文件。
（一）焦点概念


  • 文件流类

    • ifstream：用于文件输入，继承自istream。
    • ofstream：用于文件输出，继承自ostream。
    • fstream：用于同时支持文件输入和输出，继承自iostream。

  • 文件打开模式

    • 在打开文件时，可以指定文件的打开模式，常见的模式有：

      • ios::in：以输入方式打开文件（默认模式）。
      • ios:ut：以输出方式打开文件（默认模式）。
      • ios::app：以追加模式打开文件，写入的内容会追加到文件末尾。
      • ios::ate：打开文件后，文件指针定位到文件末尾。
      • ios::binary：以二进制模式打开文件，而不是文本模式。
      • ios::trunc：假如文件已存在，先清空文件内容再打开。


（二）主要操作


  • 文件打开

    • 使用文件流对象的构造函数或open()成员函数打开文件。
      1. ofstream out("output.txt"); // 打开文件用于输出
      2. ifstream in("input.txt"); // 打开文件用于输入
      3. fstream io("file.txt", ios::in | ios::out); // 打开文件用于输入和输出
      复制代码
    • 假如文件无法打开，流对象的状态会变为错误状态，可以通过fail()或bad()查抄。

  • 文件读写

    • 写入文件

      • 使用插入运算符（<<）将数据写入文件。
      1. ofstream out("output.txt");
      2. if (out.is_open()) {
      3.     out << "Hello, File!" << endl;
      4.     out.close(); // 关闭文件
      5. }
      复制代码

    • 读取文件

      • 使用提取运算符（>>）从文件中读取数据。
      1. ifstream in("input.txt");
      2. if (in.is_open()) {
      3.     string line;
      4.     while (getline(in, line)) { // 按行读取文件
      5.         cout << line << endl;
      6.     }
      7.     in.close(); // 关闭文件
      8. }
      复制代码

    • 按字节读写文件

      • 使用read()和write()成员函数可以按字节读写文件，实用于二进制文件。
      1. ofstream out("data.bin", ios::binary);
      2. if (out.is_open()) {
      3.     int num = 42;
      4.     out.write(reinterpret_cast<char*>(&num), sizeof(num)); // 写入整数
      5.     out.close();
      6. }
      8. ifstream in("data.bin", ios::binary);
      9. if (in.is_open()) {
      10.     int num;
      11.     in.read(reinterpret_cast<char*>(&num), sizeof(num)); // 读取整数
      12.     cout << num << endl;
      13.     in.close();
      14. }
      复制代码


  • 文件关闭

    • 使用close()成员函数关闭文件流。
      1. ofstream out("file.txt");
      2. out.close(); // 关闭文件
      复制代码

  • 文件定位

    • 文件流对象提供了定位指针，可以通过seekg()（输入流）和seekp()（输出流）函数移动定位指针。
      1. ifstream in("file.txt");
      2. in.seekg(10); // 将输入流定位指针移动到文件的第10个字节
      3. ofstream out("file.txt", ios::out | ios::ate); // 打开文件并定位到文件末尾
      4. out.seekp(0); // 将输出流定位指针移动到文件开头
      复制代码

  • 文件状态

    • 文件流对象也有状态标志，与<iostream>中的流状态类似。
      1. ifstream in("file.txt");
      2. if (in.fail()) {
      3.     cout << "Failed to open file!" << endl;
      4. }
      复制代码

三、总结

<iostream>和<fstream>库是C++中处理输入输出的焦点库，<iostream>主要用于标准输入输出，而<fstream>用于文件操作。它们提供了丰富的功能，包括格式化输入输出、文件读写、文件定位等。通过公道使用这些库，可以方便地实现各种输入输出需求。
示例代码

以下是一个综合示例，展示怎样使用<iostream>和<fstream>库：
  1. #include <iostream>
  2. #include <fstream>
  3. #include <iomanip>
  4. #include <string>
  5. #include <limits>
  7. int main() {
  8.     // 标准输入输出
  9.     std::cout << "Enter your name: ";
  10.     std::string name;
  11.     std::getline(std::cin, name);
  12.     std::cout << "Hello, " << name << "!" << std::endl;
  14.     // 文件输出
  15.     std::ofstream out("output.txt");
  16.     if (out.is_open()) {
  17.         out << "Name: " << name << std::endl;
  18.         out.close();
  19.     } else {
  20.         std::cerr << "Failed to open output file!" << std::endl;
  21.     }
  23.     // 文件输入
  24.     std::ifstream in("output.txt");
  25.     if (in.is_open()) {
  26.         std::string line;
  27.         while (std::getline(in, line)) {
  28.             std::cout << "File content: " << line << std::endl;
  29.         }
  30.         in.close();
  31.     } else {
  32.         std::cerr << "Failed to open input file!" << std::endl;
  33.     }
  35.     // 格式化输出
  36.     double pi = 3.141592653589793;
  37.     std::cout << std::fixed << std::setprecision(5) << pi << std::endl;
  39.     return 0;
  40. }
复制代码
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