10 輸入輸出(面向?qū)ο?

輸入/輸出面向?qū)ο笸緩街饕獌?nèi)容輸入/輸出（I/O）概述面向控制臺的I/O面向文件的I/O輸入/輸出（I/O）概述輸入/輸出（簡稱I/O）是程序的一個重要組成部分：程序運行所需要的數(shù)據(jù)往往要從外設(shè)（如：鍵盤、文件等）得到程序的運行結(jié)果通常也要輸出到外設(shè)（如：顯示器、打印機、文件等）中去。在C++中，輸入/輸出操作不是語言定義的成分，而是由具體的實現(xiàn)作為標(biāo)準(zhǔn)庫的功能來提供。在C++中，輸入/輸出是一種基于字節(jié)流的操作：在進(jìn)行輸入操作時，可把輸入的數(shù)據(jù)看成逐個字節(jié)地從外設(shè)流入到計算機內(nèi)存。在進(jìn)行輸出操作時，則把輸出的數(shù)據(jù)看成逐個字節(jié)地從內(nèi)存流出到外設(shè)。在C++的標(biāo)準(zhǔn)庫中，提供了：基于字節(jié)的I/O操作基于C++基本數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)的I/O操作（在這些操作的內(nèi)部實現(xiàn)了基本數(shù)據(jù)類型與字節(jié)流之間的轉(zhuǎn)換）輸入/輸出操作往往是帶內(nèi)存緩沖區(qū)的:輸出時，輸出的數(shù)據(jù)先放緩沖區(qū)中，緩沖區(qū)滿了之后再實際輸出到外設(shè)。輸入時，先從外設(shè)輸入一大塊內(nèi)容放入緩沖區(qū)，然后從緩沖區(qū)中逐步輸入數(shù)據(jù)。C++輸入輸出的實現(xiàn)途徑過程式——通過從C語言保留下來的函數(shù)庫中的輸入/輸出函數(shù)來實現(xiàn)。如：printfscanf......面向?qū)ο蟆ㄟ^C++的I/O類庫中的類/對象以及重載的操作符“<<”和“>>”來實現(xiàn)。如：ostream、cout，<<istream、cin，>>......printf和scanf是兩個帶可變參數(shù)的函數(shù)，其中第一個參數(shù)為一個格式串，指出后面要輸出的數(shù)據(jù)的類型。例如：inti;doublej;scanf("i=%d,j=%lf",&i,&j);//i=12,j=34.5

printf("i=%d,j=%f\n",i,j);//i=12,j=34.5不是強類型：編譯時刻不進(jìn)行參數(shù)類型檢查，會導(dǎo)致與類型相關(guān)的運行錯誤?。愋筒话踩┚幾g時刻一般不對格式串中指定的數(shù)據(jù)類型與所提供的數(shù)據(jù)的實際類型之間是否一致進(jìn)行的檢查，當(dāng)格式串描述與數(shù)據(jù)不一致時會導(dǎo)致運行時刻的錯誤。例如：scanf("i=%d,j=%d",&i,&j);//類型不一致printf("i=%d,j=%d\n",i,j);//類型不一致scanf("i=%d",&i,&j);//個數(shù)不一致printf("i=%d,j=%f\n",i);//個數(shù)不一致printf、scanf的缺陷不需要單獨指定數(shù)據(jù)的類型和個數(shù)，編譯時刻根據(jù)數(shù)據(jù)本身來決定操作的類型和個數(shù)，這樣可避免與類型和個數(shù)相關(guān)的錯誤！inti;doublej;cout<<"i=";

cin>>i;cout<<"j=";cin>>j;cout<<"i="<<i<<",j="<<j<<endl;cout、cin的優(yōu)勢I/O的分類面向控制臺的I/O從標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備（如：鍵盤）獲得數(shù)據(jù)把程序結(jié)果從標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備（如：顯示器）輸出面向文件的I/O從外存（文件）獲得數(shù)據(jù)把程序結(jié)果保存到外存（文件）中面向字符串變量的I/O從程序中的字符串變量中獲得數(shù)據(jù)把程序結(jié)果保存到字符串變量中C++的I/O類庫中基本的類C++標(biāo)準(zhǔn)類庫提供了以下的類來實現(xiàn)各種輸入/輸出功能，其中，面向字符串變量的I/O現(xiàn)在已被STL中的string替代。ios

istream（控制臺輸入）

ostream（控制臺輸出）

ifstream（文件輸入）

istrstream（字符串變量輸入）

ofstream（文件輸出）

ostrstream（字符串變量輸出）

iostream（輸入/輸出）

fstream（文件輸入/輸出）

strstream（字符串變量輸入/輸出）

在進(jìn)行輸入/輸出時，首先創(chuàng)建某個I/O類的對象，然后，調(diào)用該對象類的成員函數(shù)進(jìn)行基于字節(jié)流的輸入/輸出操作。例如：輸入 istream

in(...);

in.get(ch);//讀入一個字節(jié)，ch為一個字符變量

in.read(p,100);//讀入100個字節(jié)，p是內(nèi)存空間首地址或

in.get(ch).read(p,100);輸出 ostreamout(...);

out.put(ch);//輸出一個字節(jié)，ch為一個字符變量

out.write(p,100);//把p指向的內(nèi)存中100個字節(jié)輸出或

out.put(ch).write(p,100);istream類和ostream類以及它們的派生類還分別重載了操作符“>>”（抽?。┖汀?lt;<”（插入），用它們可以進(jìn)行C++基本類型數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作。例如：輸入 istream

in(...); in>>x;//x是一個基本數(shù)據(jù)類型的變量 in>>y;//y是一個基本數(shù)據(jù)類型的變量或 in>>x>>y;輸出 ostreamout(...); out<<e1;//e1是一個表達(dá)式 out<<e2;//e2是一個表達(dá)式或 out<<e1<<e2;面向控制臺的I/O

在I/O類庫中預(yù)定義了四個I/O對象，可以直接用來進(jìn)行控制臺的輸入/輸出操作：

cin（istream類的對象）：對應(yīng)著計算機系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備。（通常為鍵盤）cout（ostream類的對象）：對應(yīng)著計算機系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備。（通常為顯示器）cerr和clog（ostream類的對象）：對應(yīng)著計算機系統(tǒng)用于輸出特殊信息（如程序錯誤信息）的設(shè)備。（通常也對應(yīng)著顯示器，但不受輸出重定向的影響）。cerr為不帶緩沖的，clog為帶緩沖的。在進(jìn)行控制臺輸入/輸出時，程序中需要有下面的包含命令：

#include<iostream>輸入/輸出重定向C>prog.exe<a.txt>b.txt程序中cin從文件a.txt中輸入程序中cout輸出到文件b.txt中控制臺輸出操作用插入操作符（<<）進(jìn)行基本數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)的輸出。例如：#include<iostream>usingnamespacestd;......intx;floatf;charch;int*p=&x;......cout<<x;//輸出x的值。cout<<f;//輸出f的值。cout<<ch;//輸出ch的值。cout<<"hello";//輸出字符串"hello"。cout<<p;//輸出變量p的值，即，變量x的地址。或cout<<x<<f<<ch<<"hello"<<p;輸出指向字符的指針時，并不是輸出指針的值，而是輸出它指向的字符串。例如：char*p;......cout<<p;//輸出p指向的字符串cout<<(void*)p;//輸出p的值輸出格式控制為了對輸出格式進(jìn)行控制，可以通過輸出一些操縱符（manipulator）來實現(xiàn)。例如：#include<iostream>#include<iomanip>//操縱符聲明的頭文件。usingnamespacestd;.....intx=10;cout<<hex<<x<<endl;//以十六進(jìn)制輸出x的值，然后換行。常用輸出操縱符操縱符含義endl輸出換行符，并執(zhí)行flush操作flush使輸出緩存中的內(nèi)容立即輸出dec十進(jìn)制輸出oct八進(jìn)制輸出hex十六進(jìn)制輸出setprecision(intn)設(shè)置浮點數(shù)的精度（由輸出格式?jīng)Q定是有效數(shù)字的個數(shù)還是小數(shù)點后數(shù)字的位數(shù)）setiosflags(longflags)/resetiosflags(longflags)

設(shè)置/重置輸出格式，flags的取值可以是：ios::scientific（以指數(shù)形式顯示浮點數(shù)），ios::fixed（以小數(shù)形式顯示浮點數(shù)），等等對于浮點數(shù)（float、double和longdouble）：當(dāng)輸出格式為ios::scientific或ios::fixed時，操縱符setprecision用于設(shè)置浮點數(shù)小數(shù)點后面的位數(shù)；當(dāng)輸出格式為自動方式（既不是ios::scientific也不是ios::fixed，或兩者都設(shè)了）時，操縱符setprecision用于設(shè)置浮點數(shù)有效數(shù)字的個數(shù)，這時的輸出格式根據(jù)有效數(shù)字自動確定。

用ostream類的成員函數(shù)進(jìn)行基于字節(jié)的輸出操作。例如：//輸出一個字節(jié)。ostream&ostream::put(charch);cout.put('A');//輸出p所指向的內(nèi)存空間中count個字節(jié)。ostream&ostream::write(constchar*p,intcount);charinfo[100];intn;......cout.write(info,n);控制臺輸入操作用抽取操作符（>>）進(jìn)行基本數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)的輸入。例如：#include<iostream>usingnamespacestd;......intx;doubley;charstr[10];cin>>x;cin>>y;cin>>str;或者cin>>x>>y>>str;在輸入時，各個數(shù)據(jù)之間一般要用空白符（空格、\t、\n）分開：輸入一個數(shù)據(jù)前，先跳過空白符輸入一個數(shù)據(jù)的過程中，碰到空白符或當(dāng)前數(shù)據(jù)類型不允許的字符時結(jié)束當(dāng)前數(shù)據(jù)的輸入可以通過一些操縱符來控制輸入的行為，例如:charstr[10];cin>>setw(10)>>str;//把輸入的字符串和一個'\0'

//放入str中，最多輸入9個字符。用istream類的成員函數(shù)進(jìn)行基于字節(jié)的輸入操作。例如：//輸入一個字節(jié)。istream&istream::get(char&ch);//輸入count個字節(jié)至p所指向的內(nèi)存空間中。istream&istream::read(char*p,intcount);//輸入一個字符串。輸入過程直到輸入了count-1個字符或//遇到delim指定的字符為止，并自動加上一個'\0'字符。istream&istream::getline(char*p,intcount,

chardelim='\n');用上述函數(shù)可以輸入空白符！例如，

charstr[10];

cin.getline(str,10);//可以輸入帶空格的字符串操作符“>>”和“<<”的重載

標(biāo)準(zhǔn)庫中重載的操作符“>>”和“<<”只能對基本數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入/輸出。可以針對自定義的類進(jìn)一步重載操作符“>>”和“<<”，從而實現(xiàn)能用它們對某個類的對象進(jìn)行輸入/輸出操作。

例：插入操作符“<<”的重載

針對類A重載操作符“<<”，實現(xiàn)A類對象的輸出：classA{ intx,y; public: ...... friendostream&operator<<(ostream&out,constA&a);};ostream&operator<<(ostream&out,constA&a){ out<<a.x<<','<<a.y; returnout;}.....Aa1,a2;cout<<a1<<endl<<a2<<endl;面向文件的I/O需求：程序運行結(jié)果有時需要永久性地保存起來，以供其它程序或本程序下一次運行時使用。程序運行所需要的數(shù)據(jù)也常常要從其它程序或本程序上一次運行所保存的數(shù)據(jù)中獲得。用于永久性保存數(shù)據(jù)的設(shè)備稱為外部存儲器（簡稱：外存），如：磁盤、磁帶、光盤等。在外存中保存數(shù)據(jù)的方式通常有兩種：文件數(shù)據(jù)庫本課程只介紹以文件方式來永久性地保存數(shù)據(jù)。文件數(shù)據(jù)的存儲方式

文本方式（text）只包含可顯示的字符和有限的幾個控制字符（如：‘\r’、‘\n’、‘\t’等）的編碼。一般用于存儲具有“行”結(jié)構(gòu)的文字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可用記事本等軟件打開察看。二進(jìn)制方式（binary）

包含任意的沒有顯式含義的純二進(jìn)制字節(jié)。一般用于存儲任意結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由使用它的應(yīng)用程序來解釋。例如，對于一個整數(shù)1234567文本方式：按字符串把字符1、2、3、4、5、6、7的ASCII碼依次寫入文件。（共7個字節(jié)）

二進(jìn)制方式：按1234567的int型機內(nèi)表示（0012D687）把它逐個字節(jié)依次寫入文件。（共4個字節(jié)）文件的讀寫過程在外存（如磁盤）中，每個文件都有一個名字（文件名）（操作系統(tǒng)一般采用樹型的目錄結(jié)構(gòu)來管理外存中的文件）。對文件數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫的過程：打開文件：把程序內(nèi)部的一個表示文件的變量/對象與外部的一個具體文件關(guān)聯(lián)起來，并創(chuàng)建內(nèi)存緩沖區(qū)。文件讀/寫：存取文件中的內(nèi)容。關(guān)閉文件：把暫存在內(nèi)存緩沖區(qū)中的內(nèi)容寫入到文件中，并歸還打開文件時申請的內(nèi)存資源（包括內(nèi)存緩沖區(qū)）。

文件的位置指針在C++中，把文件看成是由一系列字節(jié)所構(gòu)成的字節(jié)串，對文件中數(shù)據(jù)的操作（輸入/輸出）通常是逐個字節(jié)順序進(jìn)行，因此稱為流式文件。

每個打開的文件都有一個內(nèi)部（隱藏）的位置指針，它指出文件的當(dāng)前讀寫位置。進(jìn)行讀/寫操作時，每讀入/寫出一個字節(jié)，文件位置指針會自動往后移動一個字節(jié)的位置。位置指針

在利用I/O類庫中的類進(jìn)行文件的輸入/輸出時，程序中需要包含下面的頭文件：

#include<iostream>#include<fstream>文件的輸出操作

打開文件：創(chuàng)建一個ofstream類的對象，并建立與外部某個文件之間的聯(lián)系。直接方式ofstreamout_file(<文件名>[,<打開方式>]);例如：ofstreamout_file("d:\\myfile.txt",ios::out);間接方式ofstreamout_file; out_file.open(<文件名>[,<打開方式>]);

例如：out_file.open("d:\\myfile.txt",ios::out);打開方式

ios::out打開一個外部文件用于寫操作。如果外部文件已存在，則首先把它的內(nèi)容清除；否則，先創(chuàng)建該外部文件。ios::out是默認(rèn)打開方式。ios::app打開一個外部文件用于添加操作。（不清除文件內(nèi)容，文件位置指針在末尾）如果外部文件不存在，則先創(chuàng)建該外部文件。

ios::out|ios::binary或ios::app|ios::binary按二進(jìn)制方式打開文件。（默認(rèn)的是文本方式）文本方式與二進(jìn)制方式的區(qū)別：對以文本方式打開的文件，當(dāng)輸出的字符為'\n'時，在某些平臺上（如：DOS和Windows平臺）將自動把它轉(zhuǎn)換成'\r'和'\n'兩個字符寫入外部文件。對以二進(jìn)制方式打開的文件，對輸出的字節(jié)不做任何轉(zhuǎn)換，原樣輸出。判斷打開操作是否成功打開文件時，必須要對文件打開操作的成功與否進(jìn)行判斷。判斷文件是否成功打開可以采用以下方式：

if(!out_file.is_open())//或：out_file.fail() //或：!out_file{......//失敗處理}

文件成功打開后，可以使用插入操作符“<<”或ofstream類的一些成員函數(shù)來進(jìn)行文件數(shù)據(jù)的輸出操作，例如：

intx=12;doubley=12.3;......//以文本方式輸出數(shù)據(jù)ofstreamout_file("d:\\myfile.txt",ios::out);if(!out_file)exit(-1);out_file<<x<<''<<y<<endl;//輸出：1212.3或//以二進(jìn)制方式輸出數(shù)據(jù)ofstreamout_file("d:\\myfile.dat",ios::out|ios::binary);if(!out_file)exit(-1);out_file.write((char*)&x,sizeof(x));//輸出：4個字節(jié)out_file.write((char*)&y,sizeof(y));//輸出：8個字節(jié)輸出數(shù)據(jù)structStudent{intno;

charname[10];

intscores[5];}s1={161220042,"張三",{90,95,85,75,95}};//以文本方式輸出數(shù)據(jù)ofstreamout_file("d:\\students.txt",ios::out);if(!out_file)exit(-1);out_file<<s1.no<<''<<;for(inti=0;i<5;i++)

out_file<<''<<s1.scores[i];out_file<<endl;//以二進(jìn)制方式輸出數(shù)據(jù)ofstreamout_file("d:\\students.dat",ios::out|ios::binary);if(!out_file)exit(-1);out_file.write((char*)&s1,sizeof(s1));文件輸出操作結(jié)束時，要使用ofstream的成員函數(shù)close關(guān)閉文件：out_file.close();

關(guān)閉文件的目的：把文件內(nèi)存緩沖區(qū)的內(nèi)容寫到磁盤文件中！程序正常結(jié)束時，系統(tǒng)也會自動關(guān)閉打開的文件。程序中為什么要顯式關(guān)閉文件？文件的輸入操作打開文件：創(chuàng)建一個ifstream類的對象，并與外部文件建立聯(lián)系。直接方式ifstreamin_file(<文件名>[,<打開方式>]);間接方式ifstreamin_file;in_file.open(<文件名>[,<打開方式>]);

打開方式ios::in打開一個外部文件用于讀操作。（默認(rèn)）ios::in|ios::binary按二進(jìn)制方式打開文件。（默認(rèn)為文本方式）對以文本方式打開的文件，當(dāng)讀入的字符為連續(xù)的'\r'和'\n'兩個字符時，在某些平臺上（如：DOS和Windows平臺）將自動轉(zhuǎn)換成一個字符'\n'。對以二進(jìn)制方式打開的文件，對輸入的字節(jié)不做任何轉(zhuǎn)換，原樣輸入。打開文件時要判斷打開是否成功。判斷方式與文件輸出打開操作的判斷一樣。文件成功打開后，可以使用抽取操作符“>>”或ifstream類的一些成員函數(shù)來進(jìn)行文件的輸入操作，例如：

intx;doubley;......//以文本方式輸入數(shù)據(jù)ifstreamin_file("D:\\myfile.txt",ios::in);if(!in_file)exit(-1);in_file>>x>>y;//以二進(jìn)制方式輸入數(shù)據(jù)ifstreamin_file("D:\\myfile.dat",ios::in|ios::binary);if(!in_file)exit(-1);in_file.read((char*)&x,sizeof(x));in_file.read((char*)&y,sizeof(y));注意：從文件輸入必須要知道文件中數(shù)據(jù)的存儲方式和格式！structStudent{intno;charname[10];intscores[5];}s1;//以文本方式輸入數(shù)據(jù)ifstreamin_file("d:\\students.txt",ios::in);if(!in_file)exit(-1);in_file>>s1.no>>;for(inti=0;i<5;i++)in_file>>s1.scores[i];//以二進(jìn)制方式輸入數(shù)據(jù)ifstreamin_file("d:\\students.dat",ios::in|ios::binary);if(!in_file)exit(-1);in_file.read((char*)&s1,sizeof(s1));讀取數(shù)據(jù)過程中有時需要判斷是否正確讀入了數(shù)據(jù)（尤其是在文件末尾處）。判斷是否正確讀入了數(shù)據(jù)，可以調(diào)用ios類的成員函數(shù)fail來實現(xiàn)：boolios::fail()const;該函數(shù)返回true表示文件操作失敗；返回false表示操作成功。例：從文件讀入一系列整型數(shù)......ifstreamin_file("d:\\myfile.txt",ios::in);if(!in_file)exit(-1);intx;in_file

>>

x;//讀入第一個整型數(shù)

while

(!in_file.fail())

{

......

//使用x的值

in_file

>>

x;//讀入下一個整型數(shù)

}in_file.close();......文件中的數(shù)據(jù)形式1

2

3

4\n

------------------1\n

2\n

3\n

4\n

------------------

1

2

3

4

------------------1\n

2\n

3\n

4structStudent{intno;charname[10];intscores[5];}s1;ifstreamin_file("d:\\students.txt",ios::in);if(!in_file)exit(-1);in_file>>s1.no;//讀入第一個學(xué)號while(!in_file.fail()){in_file>>;for(inti=0;i<5;i++)in_file>>s1.scores[i];

......//使用s1中讀入的當(dāng)前學(xué)生數(shù)據(jù)

in_file>>s1.no;//讀入下一個學(xué)號}in_file.close();例：從文件讀入一系列學(xué)生數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)形式1001

張三9288709085\n

1002

李四9080909588\n1003

王五

9585809280\n......文件輸入操作結(jié)束后，要使用ifstream的一個成員函數(shù)close關(guān)閉文件：in_file.close();

有關(guān)文件讀寫的幾點注意以文本方式輸出的文件要以文本方式輸入；以二進(jìn)制方式輸出的文件要以二進(jìn)制方式輸入！以文本方式讀寫的文件要以