96.输入输出概述

C++的输入输出是由库iostream中提供的一组类实现的；

流
C++把输入输出看成字节流，每个字节可以由程序解释成一个字符，或者只是一个二进制位构成的串；

输入流：外围设备流向输入缓冲区，Input对象从输入缓冲区读数据再流向内存；
输出流：内存流向Output对象，Output对象处理后传送给输出缓冲区，再流向外围设备；

通常，输入对象来自类istream，输出对象来自类ostream。

C++在命名空间std下预定义了一些输入对象和输出对象：

cin对象：类istream的对象，与标准输入设备（通常指键盘）关联在一起；
cout对象：类ostream的对象，与标准输出设备（通常指显示器）关联在一起；
cerr对象：类ostream的对象，与标准错误输出设备（通常指显示器）关联在一起，不经过缓冲区；
clog对象：类ostream的对象，与标准错误输出设备（通常指显示器）关联在一起，经过缓冲区；

语句的解释：cout<<对象1<<对象2;

首先确保对象1和对象2的类中，有定义运算符<<的重载（通常是类中的友元，回顾60.友元），cout<<对象1 返回ostream类的对象（其实还是cout，因为cout作为参数传入，在调用结束后返回cout对象），所以变成cout<<对象2 继续输出。

重定向标准输入输出
如果我们在命令行界面执行可执行文件，只要在命令行提示符后面输入可执行文件名，程序中的输入部分都是从键盘读，输出都是显示在显示器。

我们可以在命令行执行可执行文件时，重定向输入：

可执行文件名 < 文本文件名 #从文本文件读数据

重定向输出：

可执行文件名 > 文本文件名 #将数据输出到文本文件

同时重定向输入和输出，从文本文件1读数据，将处理后的数据输出到文本文件2：

可执行文件名 < 文本文件名1 > 文本文件名2

97.使用cout输出(1)ostream基本功能

假设有：

int x=-1;
cout<<x;

编译器执行整型类的operator<<函数，从x的地址开始取4个字节，将其转换成字符串”-1”，发送到显示器

operator<<函数的返回值是ostream&，所以允许拼接输出，比如：

cout<<x<<"abc";

ostream类的成员函数：put和write
put：输出一个字符
函数原型ostream& put(char)，返回ostream类的对象本身

cout.put('a'); //输出字符a
cout.put('a').put('b'); //先输出字符a，再输出字符b，cout.put('a')返回对象cout

write函数：输出指定字符数的字符串

const char* tmp="abcdefg";
cout.write(tmp,5); //输出abcde

98.使用cout输出(2)格式化输出

C++提供了用于执行格式化输入或输出的流操作算子（本质上是<<运算符的参数，是函数对象）和成员函数（ostream类的成员函数）

设置整型数的基数
输入输出流中的整型数默认为十进制表示，若要设置其他数制，可以用流操作算子（使用任何带参数的流操作算子，都必须包含头文件iomanip）：
fig1
基数值只有被显式更改时才会变化，否则一直沿用原有的基数

示例
fig2
设置浮点数的精度
浮点数的精度指实数的有效位数，设置方法：

流操作算子：setprecision(位数)
cout成员函数：precision(位数)

一旦设置了精度，将影响所有输出的浮点数精度，直到下一个设置精度的操作出现为止

示例
fig3
设置域宽
域宽是数据所占的字符数，设置方法为：

流操作算子：setw(宽度)
成员函数：width(宽度)

比如a=123, b=456，输出cout<<a<<b为123456，但是如果cout<<setw(5)<<x<<set(5)<<y会输出：\n\n123\n\n456

99.使用cin输入

cin是istream类的对象，>>运算符的返回值还是cin，>>以空白字符（空格，回车，TAB）作为输入流（输入缓冲区）中的分隔符，或者在读缓冲区时，遇到与接收变量类型不符合的数据时，本次>>输入结束（即使用类型不符合的数据作为分隔符）。
fig4
利用cin>>时，会自动丢弃空白字符；使用类型不符合的数据作为分隔符时，不丢弃该数据；

输入错误的处理
如果输入数据不能转换成接收变量的类型，或者输入了EOF，cin>>变量 表达式返回0，变量的值也变成0；
fig5
输入错误的分类

cin.eof()：读到EOF；
cin.bad()：IO失败或者无法诊断的错误；
cin.fail()：没能读到预期类型的数据；

fig6
遇到错误时，程序不会继续读输入缓冲区，我们可以调用cin.clear()清除错误，让程序可以从输入缓冲区读数据。示例如下：
fig7
其他输入方法

ch=cin.get()：读入一个字符，可以是任意字符，包括空白字符和EOF
cin.getline(字符数组名，数组规模)
cin.get(字符数组名，数组规模)

cin.getline(字符数组名，数组规模)和cin.get(字符数组名，数组规模)以回车字符或达到数组规模结束输入，区别：getline将回车的换行符丢弃，get会将换行符留在缓冲区放在下一次输入的最开始位置。

在早期C语言没有getline时候，只能使用get，但是get对于读入回车的处理会让人们对字符文本的逻辑容易出错，为了让get每次都只输入一行，并让回车不放在下一次输入的行中，我们使用无参数的cin.get()，cin.get()读入任意一个字符，包含回车。

100.文件(1)简单的文件IO

文件读写需要我们定义流对象，并与文件相关联；

文件流类（从标准输入输出流类派生，被定义在头文件fstream中）：
ifstream：输入文件流
ofstream：输出文件流
fstream：输入输出文件流

文件流对象关联文件（两种方式）：
1.使用open成员函数：

ofstream outfile;
outfile.open(“file_name”);

2.在定义对象时，向构造函数传递参数（参数为文件名）：

ifstream infile(“file_name”);

标准输入输出流对象在控制台和内存之间交流，文件流对象在文件和内存之间交流：

infile>>x; //将infile关联的文件内容读到变量x
outfile<<”123”<<3+5; //将字符串”123”和int数值8保存到outfile关联的文件

切断文件流对象与文件的关联：
使用close成员函数：infile.close();

简单文件访问示例：
fig8
上述示例会在当前工程目录下创建名为pythag的文件，并将内容写入，我们也可以用记事本查看文件中的内容。

101.文件打开的进一步讨论

首先回顾关联文件与文件流对象的两种方式：
1.open成员函数
2.流的构造函数（向构造函数传递参数）

文件打开时可以指定打开方式：

文件流对象.open(文件名, 打开模式);
文件流类 文件流对象(文件名, 打开模式);

常用打开模式如下：

ios_base::in，含义：打开文件，做读操作，这是ifstream的默认参数（如果指定路径没有文件，不会创建）；
ios_base::out，含义：打开文件，做写操作，这是ofstream的默认参数（1.如果指定路径中并没有包含该文件，会创建一个新的；2.每次写入的内容会覆盖以前的内容，暗含了std::ios_base::truc）；
ios_base::app，含义：在每次写操作前，找到文件尾，即append（如果指定路径不包含该文件，会创建一个新的）；
ios_base::ate，含义：打开文件后，立刻定位到文件尾（如果指定的路径不存在该文件不会创建）
ios_base::truc，含义：打开文件时，清空文件（如果指定的路径不存在该文件不会创建）
ios_base::binary，含义：以二进制模式进行输入输出操作（如果指定的路径不存在该文件不会创建）

打开方式组合：以添加方式打开二进制文件

ofstream outfile(“file1”, ios_base::app | ios_base::binary);

关于文本文件
文件中的信息是合法字符，用<<向文件写数据时，数据被转换成字符串，用>>从文件读数据时，字符串被转换成接收变量的类型。

关于二进制文件
存储的数值是机器表示，比如将一个double类型数值写入二进制文件，文件存储的是64位表示。

对比：将整型-1写入文件
文本文件：占用2个字符，分别是’-’和’1’
二进制文件：在文件中占4字节，是-1的补码表示

检查文件打开是否成功
1.检查文件流对象：打开文件失败时，流对象返回false；
2.fail成员函数：打开文件失败时，fail函数返回true；
3.is_open成员函数：文件打开成功后，is_open函数返回true。

102.二进制文件访问

对于文本文件，只要文件与文件流对象建立关联（也就是打开了文件），文件的访问方式和控制台一样，只是换了一种流对象而已。

但对于二进制文件的访问，我们人是看不懂二进制文件的，但是二进制文件相对于文本文件有一个优点：数据在文件中占用的空间与数据类型有关，与具体的值无关，这便于随机访问。

假设我们在文本文件中写入一组整数，我们要获取第1000个整数的值，我们只能从文本文件中一个一个读，直到读到第1000个整数才能获得值。但对于二进制文件，由于整型都是只占有4字节，我们可以不用读前999个数，我们可以直接锁定到第1000个数的地址，然后取值。（这就是随机访问）

二进制文件读写
对于二进制文件的读写，我们不能使用>>和<<（因为>>和<<会自动在内存表示与人能看懂的字符串之间进行转换），而二进制文件要求：我们直接将内存表示写到二进制文件，或者直接将二进制文件读到内存中。

写文件：

write(char*, 长度); 
//类型转为char，因为char占1个字节，方便计数信息长度；

当我们要把内存的信息写到文件，我们要告诉机器两件事情：1.这块信息在机器中的地址是多少，2.这块信息的长度是多少。

读文件：

read(char*, 长度); 
//char* 用于指明将文件中的数据读到机器中的char*所指位置，并且有多大长度的信息要读入内存。

判断读文件结束：
eof()或read函数的返回值
在读文本文件时候，如果用>>去读，操作结果返回fin，如果fin.eof()为true可以判断读文件结束。对于二进制文件的读，也是一样的，也是看输入文件流对象的eof()。
读二进制文件判断结束也可以看read函数的返回值（读到文件结束，read返回false）。

比如：

int x=5;
fout.write((char*)&x, sizeof(int));int y;
fin.read((char*)&y, sizeof(int));

二进制文件读写示例（把一组结构体类型信息写到一个二进制文件中，便于随机访问）
fig9
fig10
fig11
提前说明一个内容：在代码的最后几行里看到
fig12
并且发现分别打印了两行：
fig13
这是因为在读或写二进制文件时，有一个指针，当文件流对象关联文件后，指针默认指向文件开始位置，当读入或写入一定长度信息后，指针停留在文件起始位置+该长度偏移的位置。下次对文件的操作就从指针当前位置开始执行。