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C++流概述

編輯：關於C++

在程序設計中，數據輸入/輸出（I/O）操作是必不可少的，C++語言的數據輸入/輸出操作是通過I/O流庫來實現的。C++中把數據之間的傳輸操作稱為流，流既可以表示數據從內存傳送到某個載體或設備中，即輸出流，也可以表示數據從某個載體或設備傳送到內存緩沖區變量中，即輸入流。

C++流涉及以下概念：

標准I/O流：內存與標准輸入輸出設備之間信息的傳遞；文件I/O流：內存與外部文件之間信息的傳遞；字符串I/O流：內存變量與表示字符串流的字符數組之間信息的傳遞。

STL中定義的流類:

流類分類流類名稱流類作用流基類 ios 所有流類的父類，保存流的狀態並處理錯誤輸入流類 istream 輸入流基類，將流緩沖區中的數據作格式化和非格式化之間的轉換並輸入 ifstream 文件輸入流類 istream_withassign cin輸入流類，即操作符>>輸入流 istrstream 串輸入流類, 基於C類型字符串char*編寫 istringstream 串輸入流類, 基於std::string編寫輸出流類 ostream 輸出流基類，將流緩沖區中的數據作格式化和非格式化之間的轉換。並輸出 ofstream 文件輸出流類 ostream_withassign Cout、cerr、clog的輸出流類，即操作符<<輸出流 ostrstream 串輸入流類, 基於C類型字符串char*編寫 ostringstream 串輸入流類, 基於std::string編寫輸入/輸出流類 iostream 多目的輸入/輸出流類的基類 fstream 文件流輸入/輸出類 strstream 串流輸入/輸出類, 基於C類型字符串char*編寫 stringstream 串流輸入/輸出類, 基於std::string編寫

注，對於串流，提供了兩套類，一個基於C類型字符串char *編寫（定義於頭文件strstream）,一個基於std::string編寫（定義於sstream), 後者是C++標准委員會推薦使用的。另外看一些資料，都說還定義了文件流和串流的基類fstreambase和strstreambase，而且描述ofstream繼承於ostream和fstreambase，但沒有找到，於是省略了。可搜索關鍵字（fstreambase或strstreambase）查看詳情。

預定義標准流對象:

istream &cin; //鍵盤
ostream &cout; //屏幕
ostream &cerr; //屏幕
ostream &clog; //打印機
wistream &wcin;
wostream &wcout;
wostream &wcerr;
wostream &wclog;

C++中讀取string對象

1.標准輸入讀取：cin >> string

a.忽略開頭所有的空白字符（空格、換行、制表符等）；

b.讀取字符直至再次遇到空白字符，讀取終止；

2.讀取整行文本：getline(istream, string)

a.不忽略開頭的空白字符；

b.讀取字符直至遇到換行符，如果第一個字符是換行符，則返回空string；

c.返回時丟棄換行符，換行符不存儲在string中。

STL C++中string、ifstream、stringstream的使用

1、從標准輸入接受字符串，然後進行相關處理

#include
#include
#include
using namespace std;
int main()
{
string s; //定義一個stirng對象，從標准輸入接受一個字符串
cout<<"請輸入一行字符串:"< getline(cin,s);
stringstream ss(s); //定義一個string流（使用s實例化）
cout<<"處理後的字符串為:"< for(string s1;ss>>s1;cout< return 0;
}

運行結果如下：

請輸入一行字符串:
you are a good boy
處理後的字符串為:
you
are
a
good
boy

根據前文所說“忽略開頭空白字符，讀取字符直至再次遇到空白字符為止”，這樣的結果不難理解。

2、從文件讀入字符串，然後進行相關處理

#include
#include
#include
#include
using namespace std;
int main()
{
ifstream fin("test.in"); //定義一個文件輸入流，從文件中讀取數據
if(!fin)
{
cout<<"can not open the input file";
return -1;
}
string s; //定義一個string，獲取文件輸入流中的一行
while(getline(fin,s))
{
stringstream ss(s); //定義一個string流（使用一個string對象填充）
int a,b;
ss>>a;ss>>b; //將string流中的兩個值分別讀入a、b中
cout<<"該行數據和為："< }
return 0;
}

test.in文件內容如下：

1 10
2 100
3 8
4 9

運行結果為:

該行數據和為：11
該行數據和為：102
該行數據和為：11
該行數據和為：13

其中，getline函數原型如下：

template basic_istream&getline( basic_istream & is, basic_string& str); template basic_istream&getline( basic_istream & is, basic_string& str, E delim);

第二個重載函數很有意思，結尾是char, 或wchar型的一個分隔符，如果設為’\n’，則為以換行符為分隔，如果設為’,'，則為以逗號為分隔。由此，雖然C++中的字符串沒有分割函數，如果是從文件中讀取出被特定分隔符分隔的文本，那麼就可以用此方法，如：

std::ifstream file; file.open("tt.txt"); std::string s,t; while(std::getline(file,s)) //按行讀取 { std::stringstream strs(s); //把行裝到另一個流中 while(std::getline(strs,t,’,')) //把流按分隔符實現分割 std::cout< } file.close();

上面的程序相當於將整個文本先按行分割，再按分隔符分割，也可以變換一下，只按分隔符分割，然後過濾掉按行符，換行符與某元素連在了一起，並處於開頭。

`C++的流操作復制文件`

寫.wrl, .obj文件格式轉換時用到，記錄一下相關方法

使用C++標准程序庫的輸入輸出流(I/O Stream)復制文件，存在許多的方法，

方法一：逐個字符復制

#include < fstream > std::ifstream input("in",iOS::binary); std::ofstream output("out",ios::binary); char ch; while (input.get(ch)) output << ch;

注意：如果使用input>>ch讀取字符，則必須先調用input.unsetf(ios::skipws)取消輸入流默認的跳過空白符（空格、換行、制表符等）的輸入格式，因為換行符是空白符的一種。另外，對於ofstream對象，默認的操作方式是ios_base::out | ios_base::trunc，即輸出和文件清空！

方法二：逐行復制

#include < fstream > #include < string > std::ifstream input("in",ios::binary); std::ofstream output("out",ios::binary); std::string line; while (getline(input,line)) output << line << "\n";

注意：這裡的代碼有一個小小的缺陷，如果文件不是純文本格式的文件，或者文本文件的最後沒有換行符，那麼會導致復制後的文件末尾添加了一個多余的換行符。

方法三：迭代器復制

#include < fstream > #include < iterator > #include < algorithm > std::ifstream input("in",ios::binary); std::ofstream output("out",ios::binary); input.unsetf(ios::skipws); copy(istream_iterator(input),istream_iterator(),ostream_iterator(output,""));

同樣這裡也有一個小技巧，輸入流的格式默認為跳過空白字符，因此調用unsetf取消這個格式，才可保證正確的復制。見後方中字符串緩沖與文件緩沖類的定義，文件緩沖類沒有定義自己的迭代器，所以就用了

方法四：緩沖區復制

#include < fstream > std::ifstream input("in",ios::binary); std::ofstream output("out",ios::binary); output << input.rdbuf();

這裡直接使用了輸入流的緩沖區，因此沒有引入額外的臨時對象。

很顯然，上述四種方法中，最後一種方法最簡潔，由於直接操作輸入流的緩沖區，從運行效率上來說，也比其他方法有著略微的優勢(當然，由於操作系統可能提供了額外的基於設備的文件緩沖機制，也許你無法證實這一點)。因此，除非要對輸入內容進行處理，直接復制文件推薦最後一種方法，既不容易出錯，又能獲得良好的性能。

另外，對文件進行更改、刪除、插入等操作，可以直接用以上方法也可以先把文件讀入vector，處理後再輸出，不過當文件很大的時候，vector占用內存空間較大，而且輸出時會破壞原文件格式，盡量不使用。

以上是幾種同種流（文件流）之間的數據復制的方式，字符串流與文件流之間也可以以此方式進行復制。另外，再看一下get函數：

int_typeget(); basic_istream&get(E& c); basic_istream&get(E *s, streamsize n); basic_istream&get(E *s, streamsize n, E delim); basic_istream&get(basic_streambuf *sb); basic_istream&get(basic_streambuf *sb, E delim);

delim表示結束符，前文中討論的流分割函數還記得吧？又多了種方法，估計get與全局函數getline(不是那個成員函數，成員函數要求給出streamsize，而全局的就不用)實現得差不多。默認的也是’\n’，按行分隔。

`C++流緩沖區的應用——輸出文件內容的方法舉例`

簡單討論C++流對象的底層緩沖區，並舉例介紹如何使用該緩沖區進行文件內容的輸出

C++標准庫封裝了一個緩沖區類streambuf，以供輸入輸出流對象使用。每個標准C++輸出輸出流對象都包含一個指向streambuf的指針，用戶可以通過調用rdbuf()成員函數獲得該指針，從而直接訪問底層streambuf對象。因此，可以直接對底層緩沖區進行數據讀寫，從而跳過上層的格式化輸入輸出操作。

template class basic_ios : public ios_base { basic_streambuf<_Elem, _Traits>*_Mystrbuf; //C++標准庫封裝了一個緩沖區類streambuf。 _Mysb * rdbuf() const { // return stream buffer pointer return (_Mystrbuf); } //使調用者與參數(流緩沖指針)關聯， //返回自己當前關聯的流緩沖區指針, 可用來重定向等 _Mysb * rdbuf(_Mysb *_Strbuf) { // set stream buffer pointer _Mysb *_Oldstrbuf = _Mystrbuf; _Mystrbuf = _Strbuf; return (_Oldstrbuf); } };

對象通過調用rdbuf()獲得了底層streambuf對象的指針，也就可以通過該指針調用streambuf支持你各種操作進行輸入輸出。在這裡主要介紹如何利用該指針實現文件內容的輸出。

對於文件流類和字符串流類，分別派生了相應的流緩沖區類型：

template class _Traits> classbasic_streambuf; typedef basic_streambuf >streambuf; typedef basic_streambuf >wstreambuf; template , class Alloc = allocator > classbasic_stringbuf: public basic_streambuf typedef basic_stringbuf, allocator >stringbuf; typedef basic_stringbuf, allocator >wstringbuf; template > classbasic_filebuf: public basic_streambuf typedef basic_filebuf >filebuf; typedef basic_filebuf >wfilebuf;

輸出流提供了一個重載版本operator<<，它以streambuf指針為參數，實現把streambuf對象中的所有字符輸出到輸出流出中；輸入流也提供了一個對應的operator>>重載版本，把輸入流對象中的所有字符輸入到streambuf對象中。輸入流的get成員重載版本中還有以streambuf指針為參數的版本，也可以用來把輸入流的東西寫入到輸出流緩沖區中。

下面用三種方法實現把一個文件的內容輸出標准輸出（當然還可以通過普通的標准格式化輸入輸出完成）：

方法一：通過operator<<

#include #include using namespace std; int main() { ifstream fin("source.dat"); cout< return 0; }

方法二：利用get成員函數

ifstream fin("source.dat"); while (!fin.get(*cout.rdbuf()).eof()) { // extract a line input if (fin.fail()) // blank line fin.clear(); cout< }

代碼解釋：由於上面代碼中的get版本在遇到’\n’字符時，結束提取，所以需要用循環實現整個文件內容的輸出。另外，當此版本get函數遇到空行時，因為沒有提取到任何字符（注意：get不提取回車符），注意會設置失敗標志ios::failbit，所以此時應當調用clear()函數清除錯誤標志。同樣，因為該版本get不會提取回車符，所以需要用另一版本的get()提取回車符。不同版本的Get函數參見前文。此處還使用了*cout.rdbuf()，cout是ostream類的對象，當然就有緩沖區，可以用rdbuf返回緩沖區對象的指針。最後，關於fin.clear, 需要特別注意的是：要清空流類對象的內存，不能用clear方法，那只是設置了錯誤標志位;

方法三：利用重載的get函數

ifstream fin("main.cpp"); fin.get(*cout.rdbuf(), EOF);

代碼解釋：這個版本的get成員函數可以自定義提取終止符。這裡通過設置為文件結束符（EOF）來達到一下提取整個文件的目的。

當然，你可以把上面的cout換成任意的輸出流，比如文件輸出流，從而可以實現文件的拷貝功能。

另外，上面代碼中並沒有使用輸入流的>>操作符，因為>>和<<是相對的，只是把操作數交換一下位置罷了。因此，你可以把上面代碼中用out<>out.rdbuf()，代碼的功能完全一樣，效果也一樣。

`關於流緩沖區`

1.緩沖類型。

標准庫提供緩沖是為了減少對read和write的調用。提供的緩沖有三種類型(整理自APUE):

全緩沖。 在這種情況下,實際的I/O操作只有在緩沖區被填滿了之後才會進行。對駐留在磁盤上的文件的操作一般是有標准I/O庫提供全緩沖。緩沖區一般是在第一次對流進行I/O操作時,由標准I/O函數調用malloc函數分配得到的。flush描述了標准I/O緩沖的寫操作。緩沖區可以由標准I/O函數自動flush(例如緩沖區滿的時候);或者我們對流調用fflush函數。

行緩沖。在這種情況下,只有在輸入/輸出中遇到換行符的時候,才會執行實際的I/O操作。這允許我們一次寫一個字符,但是只有在寫完一行之後才做I/O操作。一般的,涉及到終端的流–例如標注輸入(stdin)和標准輸出(stdout)–是行緩沖的。

無緩沖。標准I/O庫不緩存字符。需要注意的是,標准庫不緩存並不意味著操作系統或者設備驅動不緩存。

ISO C要求:

當且僅當不涉及交互設備時,標准輸入和標准輸出是全緩存的。

標准錯誤絕對不是全緩存的。

但是,這並沒有告訴我們當標准輸入/輸出在涉及交互設備時,它們是無緩存的還是行緩存的;也沒有告訴我們標准錯誤應該是行緩存的還是無緩存的。不過,大多數實現默認的緩存類型是這樣的:

標准錯誤總是無緩存的。

對於所有的其他流來說,如果它們涉及到交互設備,那麼就是行緩存的;否則是全緩存的。

2.改變默認緩存類型，即自定義緩沖區

a. 對於C中文件操作:

可以通過下面的函數改變緩存類型(摘自APUE):