《C++面向对象程序设计》九、C++的输入和输出

9.1 C++为何建立自己的输入/输出系统

C++除了完全支持C语言的输入输出系统外，还定义了一套面向对象的输入/输出系统。C++的输入输出系统比C语言更安全、可靠。

c++的输入/输出系统明显地优于C语言的输入/输出系统。首先，它是类型安全的、可以防止格式控制符与输入输出数据的类型不一致的错误。另外，C++可以通过重载运算符“>>”和"<<"，使之能用于用户自定义类型的输入和输出，并且向预定义类型一样有效方便。C++的输入/输出的书写形式也很简单、清晰，这使程序代码具有更好的可读性。

9.2 C++的流库及其基本结构

“流”指的是数据从一个源流到一个目的的抽象，它负责在数据的生产者（源）和数据的消费者（目的）之间建立联系，并管理数据的流动。凡是数据从一个地方传输到另一个地方的操作都是流的操作，从流中提取数据称为输入操作（通常又称提取操作），向流中添加数据称为输出操作（通常又称插入操作）。

C++的输入/输出是以字节流的形式实现的。在输入操作中，字节流从输入设备（如键盘、磁盘、网络连接等）流向内存；在输出操作中，字节流从内存流向输出设备（如显示器、打印机、网络连接等）。字节流可以是ASCII码、二进制形式的数据、图形/图像、音频/视频等信息。文件和字符串也可以看成有序的字节流，分别称为文件流和字符串流。

用于输入/输出的头文件

C++编译系统提供了用于输入/输出的I/O类流库。I/O流类库提供了数百种输入/输出功能，I/O流类库中各种类的声明被放在相应的头文件中，用户在程序中用#include命令包含了有关的头文件就相当于在本程序中声明了所需要用到的类。常用的头文件有：

iostream包含了对输入/输出流进行操作所需的基本信息。使用cin、cout等流对象进行针对标准设备的I/O操作时，须包含此头文件。

fstream用于用户管理文件的I/O操作。使用文件流对象进行针对磁盘文件的操作，须包含此头文件。

strstream用于字符串流的I/O操作。使用字符串流对象进行针对内存字符串空间的I/O操作，须包含此头文件。

iomanip用于输入/输出的格式控制。在使用setw、fixed等大多数操作符进行格式控制时，须包含此头文件。

用于输入/输出的流类

I/O流类库中包含了许多用于输入/输出操作的类。其中，类istream支持流输入操作，类ostream支持流输出操作，类iostream同时支持流输入和输出操作。

9.3 预定义的流对象

用流定义的对象称为流对象。与输入设备（如键盘）相关联的流对象称为输入流对象；与输出设备（如屏幕）相联系的流对象称为输出流对象。

C++中包含几个预定义的流对象，它们是标准输入流对象cin、标准输出流对象cout、非缓冲型的标准出错流对象cerr和缓冲型的标准出错流对象clog。

9.4 输入/输出流的成员函数

使用istream和类ostream流对象的一些成员函数，实现字符的输出和输入。

9.5 预定义类型输入/输出的格式控制

在很多情况下，需要对预定义类型（如int、float、double型等）的数据的输入/输出格式进行控制。在C++中，仍然可以使用C中的printf()和scanf()函数进行格式化。除此之外，C++还提供了两种进行格式控制的方法：一种是使用ios类中有关格式控制的流成员函数进行格式控制；另一种是使用称为操作符的特殊类型的函数进行格式控制。

1、用流成员函数进行输入/输出格式控制

设置状态标志的流成员函数setf()

清除状态标志的流成员函数unsetf()

设置域宽的流成员函数width()

设置实数的精度流成员函数precision()

填充字符的流成员函数fill()

2、使用预定义的操作符进行输入/输出格式控制

3、使用用户自定义的操作符进行输入/输出格式控制

9.6 文件的输入/输出

所谓文件，一般指存放在外部介质上的数据的集合。

文件流是以外存文件为输入/输出对象的数据流。输出文件流是从内存流向外存文件的数据，输入文件流是从外存流向内存的数据。

根据文件中数据的组织形式，文件可分为两类：文本文件和二进制文件。