C++流概述
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), 后者是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，然后進行相關處理
#include<iostream>
#include<sstream>
#include<string>
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:"<<endl;
getline(cin,s);
stringstream ss(s); //定義一個string流（使用s實例化）
cout<<"處理后的字符串為:"<<endl; //將string流里的東西輸出
for(string s1;ss>>s1;cout<<s1<<endl);
return 0;
}
運行結果如下：
請輸入一行字符串:
you are a good boy
處理后的字符串為:
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，然后進行相關處理
#include<iostream>
#include<sstream>
#include<string>
#include<fstream>
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："<<a+b<<endl;
}
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<class E, class T, class A>
basic_istream<E, T>& getline(
basic_istream <E, T>& is,
basic_string<E, T, A>& str);
template<class E, class T, class A>
basic_istream<E, T>& getline(
basic_istream <E, T>& is,
basic_string<E, T, A>& 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，那么就可以用此方法，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<<t<<std::endl;
}
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，然后過濾掉按行符，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：這里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，或者文本文件的最后沒有換行符，那么會導致復制后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,""));
同樣這里也有一個小技巧，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。見后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();
這里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，最后一種方法最簡潔，由於直接操作輸入流的緩沖區，從運行效率上來說，也比其他方法有着略微的優勢(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后一種方法，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<string>，處理后再輸出，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_type get();
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<E, T> *sb);
basic_istream& get(basic_streambuf<E, T> *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 Elem, class Traits> 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。在這里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 _Elem,
class _Traits> class basic_streambuf; typedef basic_streambuf<char, char_traits<char> > streambuf; typedef basic_streambuf<wchar_t, char_traits<wchar_t> > wstreambuf;
template <class Elem, class Tr = char_traits<Elem>, class Alloc = allocator<Elem> > class basic_stringbuf :
public basic_streambuf<Elem, Tr>
typedef basic_stringbuf<char, char_traits<char>, allocator<char> > stringbuf; typedef basic_stringbuf<wchar_t, char_traits<wchar_t>, allocator<wchar_t> > wstringbuf;
template <class Elem, class Tr = char_traits<Elem> > class basic_filebuf : public basic_streambuf<Elem, Tr>
typedef basic_filebuf<char, char_traits<char> > filebuf;
typedef basic_filebuf<wchar_t, char_traits<wchar_t> > 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 <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
int main()
{
ifstream fin("source.dat");
cout<<fin.rdbuf();
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<<char(fin.get()); // extract '\n'
}
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。最后，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。這里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<<in.rdbuf()的地方換成in>>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后才會進行。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后才做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着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,那么就是行緩存的;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):
void setbuf(FILE *restrict fp, char *restrict buf);
int setvbuf(FILE *restrict fp, char *restrict buf, int mode, size_t size);
這些函數必須在流打開之后、但是未對流做任何操作之前被調用(因為每個函數都需要一個有效的文件指針作為第一個參數)。
利用setbuf，可以打開或者關閉緩存。為了打開緩存，buf參數必須一個大小為BUFSIZ的緩存，BUFSIZ是定義在stdio.h中的常量。<ISO/IEC 9899>要求：BUFSIZ至少為256。如果要關閉緩存，可以將buf設成NULL。
利用setvbuf，我們可以設定緩存類型。這是通過mode參數指定的。
b. 對於C++中流:
virtual basic_streambuf *setbuf(E *s, streamsize n);
第一個參數指向自定義緩沖區空間，第二個為緩沖區大小。
格式化輸出
查看《C++流操作》
摘要：控制符是在頭文件iomanip.h中定義的對象。 使用前必須把iomanip.h包含進來
摘選自：
（1）《C++流總結》
（2）《關於流和緩沖區的理解》
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作者：erzr_zhang
來源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/erzr_zhang/article/details/52770789
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