1 流和缓冲区

C++程序把输入和输出看作字节流。输入时，程序从输入流中抽取字节；输出时，程序将字节插入到输出流中。

缓冲区是用作中介的内存块，它是将信息从设备传输到程序或从程序传输给设备的临时存储工具，通过使用缓冲区可以更高效地处理输入和输出。

iostream 文件中包含了一些专门设计用来实现、管理流和缓冲区的类：

• streambuf 类为缓冲区提供了内存，并提供了用于填充缓冲区、访问缓冲区内容、刷新缓冲区和管理缓冲区内存的类方法。
• ios_base 类表示流的一般特征，如是否可读取、是二进制流还是文本流等。
• ostream 类是从 ios 类派生而来的，提供了输出方法。
• istream 类也是从 ios 类派生而来的，提供了输入方法。
• iostream 类是基于 istream 类和 ostream 类的，因此继承了输入方法和输出方法。

1.1 iostream 类库对象

C++ 的 iostream 类库管理了很多细节。例如，在程序中包含 iostream 文件将自动创建 8 个流对象（4个用于窄字符流，4个用于宽字符流）：

• cin 对象对应于标准输入流，默认会被关联到标准输入设备（通常为键盘）。wcin 对象与此类似，但处理的是 wchar_t 类型。
• cout 对象对应于标准输出流，默认会被关联到标准输出设备（通常为显示器）。wcout 对象与此类似，但处理的是 wchar_t 类型。
• cerr 对象对应于标准错误流，可用于显示错误信息，默认会被关联到标准输出设备（通常为显示器），这个流没有被缓冲，这意味着消息将被直接发送给屏幕。wcerr 对象与此类似，但处理的是 wchar_t 类型。
• clog 对象也对应于标准错误流，默认会被关联到标准输出设备（通常为显示器），这个流被缓冲。wclog 对象与此类似，但处理的是 wchar_t 类型。

1.2 ostream 对象方法

重载的 << 作为插入操作符，将其重载为输出。支持识别 C++ 中所有的基本类型和部分指针类型（const signed char*、const unsigned char*、const char*、void*）。

ostream& operator<< (T value);

由于插入操作符的调用返回类型是 ostream&，因此也支持拼接输出 cout << a << b。

• put() 方法用于显示字符，write() 方法用于显示字符串。

• 控制符 flush 用于刷新缓冲区。

实际上，这类控制符如 flush 也是函数，只是因为 << 重载了，所以支持这样调用：cout << flush，等价于 flush(cout)。

• 插入操作符在将值转为文本格式时，对char值、数值、字符串都有默认的格式化方式，但是可以调用相应函数来改变格式化的方式。

dec、hex、oct：修改显示时使用的计数系统。

width：调整字段宽度。

fill：填充字符。

precision：设置浮点数显示精度。

setf：控制浮点数打印的相关格式选项，例如 cout.setf(ios_base::showpoint) 可以选择打印末尾的 0 和小数点。

• iomanip 头文件提供了以上简化调用的控制符，例如 setprecision()、setfill()、setw()。

1.3 istream 对象方法

同样地，重载的 >> 作为抽取操作符，支持将输入数据转换为目标指定的格式。

istream& operator>> (T& value);

1.4 流状态

cin 或 cout 对象包含一个描述流状态的数据成员（从 ios_base 类继承）。

流状态（ios_state 类型，是一种 bitmask 类型）由 3 个 ios_base 元素组成：eofbit、badbit、failbit。

• get(char&) 和 get(void) 方法提供不跳过空白的单字符输入功能。

• get(char*, int, char) 和 getline(char*, int, char) 方法在默认情况下会读取整行。

• ignore(int = 1, int = EOF) 方法用于读取并丢弃字符。

• read() 方法用于读取指定数目的字节，并将它们存储在指定的位置。

• peek() 方法返回输入中的下一个字符，但不抽取输入流中的字符。

• gcount() 方法返回最后一个非格式化抽取方法读取的字符数（即不是用 << 读取的）。

• putback() 方法将一个字符插入到输入字符串中，被插入的字符将是下一条输入语句读取的第一个字符。

2 文件输入和输出

头文件 fstream 定义了用于文件输入的 ifstream 类、用于文件输出的 ofstream 类和用于同步文件 I/O 的 fstream 类。

文件打开：

• ifstream is; is.open(“filePath”);
• ifstream is(“filePath”);

文件关闭：

• is.close();

在打开文件时，可以提供指定文件模式的第二个参数：

ifstream is(“filePath”, mode);

2.1 二进制文件

将数据存储在文件中时，可以将其存储为文本格式或二进制格式。

为执行二进制 I/O，需要使用 ios_base::binary 模式。

3 内核格式化

C++ 库还提供了 sstream 族，它们使用相同的接口提供程序和 string 对象之间的 I/O。读取 string 对象中的格式化信息或将格式化信息写入 string 对象中被称为内核格式化。

sstream 头文件定义了从 ostream 类派生而来的 ostringstream 类和从 istream 类派生而来的 istringstream 类。