Streams⚓︎

流(stream) 是一种为设备提供的公共逻辑接口，具备顺序 (sequential) 的特征，能够生产或消耗值。

它的优缺点是：

• 优点：提供了更好的类型安全，具备可扩展性，体现更多面向对象的特征
• 缺点：代码更加冗长，执行速度更慢

流的名称：

流运算：

• 提取符(extractor)：
  • 从流中读取值
  • 重载运算符 >>
• 插入符(insertor)：
  • 将值插入到流中
  • 重载运算符 <<
• 操纵符(manipulator)：改变流的状态
• 其他 ...

流的种类：

• 文本流
  • 用于处理 ASCII 文本
  • 以行的形式组织
  • 执行一些字符转换，比如将新的行转换为真正的 OS 文件
  • 包括：文件、字符缓冲区等
• 二进制流
  • 用于处理二进制数据
  • 没有转换

预定义的流：

• cin：标准输入
• cout：标准输出
• cerr：未缓存的错误（调试）输出
• clog：缓存的错误（调试）输出

预定义的提取符 istream >> lvalue 会忽视前导空白字符，它的定义如下：

istream& operator>>(istream& is, T& obj) {
    // specific code to read obj
    return is;
}

其他的输入运算符：

• int get()：返回流里面的下一个字符，如果流里没有字符的话则返回 EOF

  int ch;
  while ((ch = cin.get()) != EOF)
      cout.put(ch);
  

• istream& get(char &ch)：讲下一个字符放到参数里，功能和上一个输入运算符类似

• istream& getline(istream& is, string& str, char delim = '\n');：自由函数？
• ignore(int limit = 1, int delim = EOF)：跳过 limit 个字符以及分隔符

• int gcount()：返回刚刚读取的字符数

  string buffer;
  getline(cin, buffer);
  cout << "read " << cin.gcount() << " characters"
  

• void putback(char)：将单个字符推回到流里面

• char peek()：检查下一个字符，但不读取它

预定义的插入符 ostream << expression，它的定义如下：

ostream& operator<<(ostream& os, const T& obj) {
    // specific code to write obj
    return os;
}

其他的输出运算符：

• put(char)：打印单个字符

  cout.put('a');
  cerr.put('!');
  

• flush()：强制输出流的内容

  cout << "Enter a number";
  cout.flush();
  

使用操纵符进行格式化，修改流的状态

• 导入头文件：#include<iomanip>
• 各种操纵符：

#include <iostream>
#include <iomanip>
int main() {
    cout << setprecision(2) << 1000.243 <<endl;
    cout << setw(20) << "OK!";
    return 0;
}

1e03
                OK!

我们可以自定义操纵符：

// skeleton for an output stream manipulator
ostream& manip(ostream& out) {
    ...
    return out;
}
ostream& tab ( ostream& out ) {
    return out << '\t';
}
cout << "Hello" << tab << "World!" << endl;

流标志控制格式：

设置标志：

• 使用操纵符：setiosflags(flags), resetiosflags(flags)
• 使用 stream 成员变量：setf(flags), unsetf(flags)

#include <iostream>
#include <iomanip>
int main() {
    cout setf(ios::showpos | ios::scientific);
    cout << 123 << " " << 456.78 << endl;
    cout << resetiosflags(ios::showpos) << 123;
    return 0;
}

+123 +4.567800e+02
123

流的错误状态：

• 每次操作后都会设置错误状态
• clear() 用于重置错误状态为 good()
• 状态检查：
  • good()：当状态有效时返回 true
  • eof()：当遇到 EOF 时返回 true
  • fail()：当出现轻微故障或不良状态时返回 true
  • bad()：当状态不良时返回 true

int n;
cout << "Enter a value for n, then [Enter]" << flush;
while (cin.good()) {
    cin >> n;
    if (cin) { // input was ok
        cin.ignore(INT_MAX, '\n'); // flush newline
        break;
    }
    if (cin.fail()) {
        cin.clear(); // clear the error state
        cin.ignore(INT_MAX, '\n'); // skip garbage
        cout << "No good, try again!" << flush;
    }
}

文件流

• ifstream 和 ofstream 将文件和流连接起来
• 需要导入头文件：#include <fstream>
• 用模式指明如何创建文件：

#include <iostream>
#include <fstream>
int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc != 3) {
        cerr << "Usage: copy file1 file2" << endl;
        exit(1);
    }
    ifstream in(argv[1]);
    if (!in) {
        exit(2);
        cerr << "Unable to open file " << argv[1];
    }
    ofstream out(argv[2]);
    if (!out) {
        exit(2);
        cerr << "Unable to open file " << argv[2];
    }
    char c;
    while (in >> c) {
        out << c;
    }
}

相关的流操作：

• open(const char *, int flags, int)：打开指定文件

  ifstream inputS;
  inputS.open("somefile", ios::in);
  if (!inputS) {
      cerr << "Unable to open somefile";
      ...
  

• close() 关闭流

I/O 流缓冲区：

• 每个 I/O 都有一个流缓冲区
• 类 streambuf 定义了这个缓冲区的抽象
• 成员函数 rdbuf() 返回指向流缓冲区的指针
• << 被重载，用于直接连接缓冲区

#include <fstream>
#include <assert>
int main(int argc, char *argv[]) {
    assert(argc == 2);
    ifstream in(argv[1]);
    assert(in); // check that stream opened
    cout << in.rdbuf(); // Drain file!
}

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