I/O流的概念和流類庫的結構


概念:

程序的輸入指的是從輸入文件將數據傳送給程序,程序的輸出指的是從程序將數據傳送給輸出文件。

C++輸入輸出包含以下三個方面的內容:

    1.對系統指定的標准設備的輸入和輸出。即從鍵盤輸入數據,輸出到顯示器屏幕。這種輸入輸出稱為標准的輸入輸出,簡稱標准I/O。

    2.以外存磁盤文件為對象進行輸入和輸出,即從磁盤文件輸入數據,數據輸出到磁盤文件。以外存文件為對象的輸入輸出稱為文件的輸入輸出,簡稱文件I/O。

    3.對內存中指定的空間進行輸入和輸出。通常指定一個字符數組作為存儲空間(實際上可以利用該空間存儲任何信息)。這種輸入和輸出稱為字符串輸入輸出,簡稱串I/O。

 

C++的I/O對C的發展--類型安全和可擴展性

  在C語言中,用printf和scanf進行輸入輸出,往往不能保證所輸入輸出的數據是可靠的安全的。在C++的輸入輸出中,編譯系統對數據類型進行嚴格的檢查,凡是類型不正確的數據都不可能通過編譯。因此C++的I/O操作是類型安全(type safe)的。C++的I/O操作是可擴展的,不僅可以用來輸入輸出標准類型的數據,也可以用於用戶自定義類型的數據。

         C++通過I/O類庫來實現豐富的I/O功能。這樣使C++的輸人輸出明顯地優於C 語言中的printf和scanf,但是也為之付出了代價,C++的I/O系統變得比較復雜,要掌握許多細節。

         C++編譯系統提供了用於輸入輸出的iostream類庫。iostream這個單詞是由3個部 分組成的,即i-o-stream,意為輸入輸出流。在iostream類庫中包含許多用於輸入輸出的 類。常用的見表

 

 

ios是抽象基類,由它派生出istream類和ostream類,兩個類名中第1個字母i和o分別代表輸入(input)和輸出(output)。 istream類支持輸入操作,ostream類支持輸出操作, iostream類支持輸入輸出操作。iostream類是從istream類和ostream類通過多重繼承而派生的類。其繼承層次見上圖表示。

C++對文件的輸入輸出需要用ifstrcam和ofstream類,兩個類名中第1個字母i和o分別代表輸入和輸出,第2個字母f代表文件 (file)。ifstream支持對文件的輸入操作, ofstream支持對文件的輸出操作。類ifstream繼承了類istream,類ofstream繼承了類ostream,類fstream繼承了 類iostream。見圖

 

與iostream類庫有關的頭文件

iostream類庫中不同的類的聲明被放在不同的頭文件中,用戶在自己的程序中用#include命令包含了有關的頭文件就相當於在本程序中聲明了所需 要用到的類。可以換 —種說法:頭文件是程序與類庫的接口,iostream類庫的接口分別由不同的頭文件來實現。常用的有

  • iostream  包含了對輸入輸出流進行操作所需的基本信息。
  • fstream  用於用戶管理的文件的I/O操作。
  • strstream  用於字符串流I/O。
  • stdiostream  用於混合使用C和C + +的I/O機制時,例如想將C程序轉變為C++程序。
  • iomanip  在使用格式化I/O時應包含此頭文件。

在iostream頭文件中定義的流對象

在 iostream 頭文件中定義的類有 ios,istream,ostream,iostream,istream _withassign, ostream_withassign,iostream_withassign 等。

在iostream頭文件中不僅定義了有關的類,還定義了4種流對象,

對象

含義

對應設備

對應的類

c語言中相應的標准文件

cin

標准輸入流

鍵盤

istream_withassign

stdin

cout

標准輸出流

屏幕

ostream_withassign

stdout

cerr

標准錯誤流

屏幕

ostream_withassign

stderr

clog

標准錯誤流

屏幕

ostream_withassign

stderr


在iostream頭文件中定義以上4個流對象用以下的形式(以cout為例):
    ostream cout ( stdout);
在定義cout為ostream流類對象時,把標准輸出設備stdout作為參數,這樣它就與標准輸出設備(顯示器)聯系起來,如果有
    cout <<3;
就會在顯示器的屏幕上輸出3。

 

在iostream頭文件中重載運算符

“<<”和“>>”本來在C++中是被定義為左位移運算符和右位移運算符的,由於在iostream頭文件中對它們進行了重載, 使它們能用作標准類型數據的輸入和輸出運算符。所以,在用它們的程序中必須用#include命令把iostream包含到程序中。

    #include <iostream>

1)       >>a表示將數據放入a對象中。

2)       <<a表示將a對象中存儲的數據拿出。

 


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