1. 流

• 流：数据从一个对象到另一个对象的传输。
• 功能：标准输入输出+文件处理

2. 流类型

标准库定义了三大类流类型：标准I/O流、文件流、字符串流

• 标准I/O流
  • ios是抽象类
  • ostream是cout、clog、cerr的类
  • istream是cin的类
• 文件流类型
  • ifstream从文件读取数据
  • ofstream向文件写入数据
  • iofstream文件读写数据
• 字符串流类型
  • istringstream从string读取数据
  • ostringstream向string写入数据
  • iostringstream读写string数据

3. 流对象

通常标准I/O流对象是全局对象不需要定义，而文件流对象和字符串流对象需要用户定义。

标准I/O流对象有以下四个：

注意：流对象通常都不能复制。

4. 流对象状态

流对象状态在某一个时刻必定处于以下四个状态之一。

5. I/O操作

I/O操作主要有如下五种：

• 输入操作:in >> x或者getline(in,s)
• 输出操作:out << x
• 操作符
• 流状态
• 格式化

• 输出流默认设置

• 格式控制
• 格式控制成员函数

流对象.格式控制函数(实参)

• 预定义格式控制函数

预定义格式控制函数(实参)

• 流的输出控制格式

• 流的输出控制格式：dec oct hex
• 数据输入成员函数
  字符输入成员函数：get()
  字符串输入成员函数：getline()
• 数据输出成员函数：put()

1. 对齐方式

• 成员函数方式

#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. 整数输出格式

• 成员函数方式

#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. 浮点数输出格式

如果浮点数没有小数时默认不显示小时点，使用ios::showpoint可以强制输出浮点数时，必须带小数点。

定点数方式比浮点数方式更精确
取浮点数精确度时，设置ios::fixed

• 成员函数方式

#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.布尔类型输出格式

5. 其它

• 成员函数方式

#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;
}

复数虚部a+bi使用showpos非常合适。

问题

1. 浮点数八进制/十六进制输出结果？
2. 下列代码为什么能转化成十六进制？

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

最新版C++的iostream库中，在使用setiosflags()前要先使用resetiosflags()清除旧有相应信息。

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

以下三类格式化在使用setiosflags(),要先使用resetiosflags()清除旧有相应信息。

stringstream

• 字符串转化数字

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

C++11提供如下函数简化字符串转数字

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

• stof() stod() stold()

• 数字转化字符串

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

练习

• 8. 字符串转换整数 (atoi)
• 实现空格分割字符串

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

• C++文件读写
  文件：文件名+文件内容(有序数据集合)
  文件名：字符序列
  文件数据格式：二进制文件/文本文件

• C++文件操作流程

1. 打开文件
2. 读写文件
3. 关闭文件

• 打开/关闭文件

• 文本文件读写

• 二进制文件读写

• 文件打开方式

• 文件对象指针位置函数

• 函数后缀p表示put(输出)，后缀g表示get(输入)。
• 如果文件是以ios::app文本追加方式打开，指针位置默认在文件结束，其他情况默认在文件开头。

• 文件对象状态函数

流式文件类型

1. stream流文件
2. 文件指针FILE*

stream流文件读写

• ifstream文件读

ifstream fin(文件路径);
fin >> 变量
fin.close();

• ofstream文件写

ofstream fout(文件路径);
fout << 变量
fout.close();

• fstream文件写

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

fstream的打开模式是否创建不存在的文件

先读后写

    fstream fs("test.txt",ios::in|ios::out|ios::app);
    if(fs){
        // 读文件
        string str;
        while(fs >> str){
            cout << str << endl;
        }
        fs.clear();// 清除错误
        // 写文件
        while(cin >> str){
            fs << str << endl;
        }
    }

先写后读

    fstream fs("test.txt",ios::in|ios::out|ios::app);
    if(fs){
        // 写文件
        string str;
        while(cin >> str)
            fs << str << endl;
        
        // 读文件  
        fs.seekg(ios::beg);
        while(fs >> str)
            cout << str << endl;
        // 后续如果对fs操作，需要清空fs状态
    }else{
        cerr << "file not exist " << endl;
    }

文件指针FILE读写

• FILE文件指针读

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

• FILE文件指针写

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

对象的序列化与反序列化
序列化:把对象转化成文本/二进制
反序列化:把文本/二进制转化成对象

文件重定向

freopen(文件路径,操作,标准IO)

操作：读(r) 写(w)

• 重定向写

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

• 重定向读

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

几种常见的文件读取方式对比

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

实现日志模块

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

扩展阅读

• <<C++程序设计语言(第4部分：标准库) 中文第四版>>：第38章 I/O流