C/C++中I/O进阶详解及其作用介绍

什么是C/C++中的I/O

I/O即输入和输出，是计算机程序的必要组成部分。C/C++中的I/O类包含了对文件、网络、控制台等资源的读写操作。

I/O的作用

I/O操作主要用于以下几个方面：

1. 文件读写：从文件中读取数据或将数据写入文件，常用于数据持久化；
2. 网络通信：通过网络收发数据；
3. 用户输入输出：从控制台等标准输入输出设备中读取数据或将数据输出显示，常用于人机交互；
4. 报告错误：将程序运行过程中的错误信息输出到日志文件中。

C/C++中的I/O类

C/C++提供了一组I/O类，包含在头文件<iostream>和<fstream>中。

iostream类

iostream类提供了从标准输入和标准输出设备（通常是键盘和屏幕）中读写字符流的方法。它定义了两个基本的流对象：

• cin: 用于从标准输入设备读取输入数据的输入流对象；
• cout: 用于向标准输出设备写入输出数据的输出流对象。

示例代码：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int x;
    cout << "请输入一个整数：";
    cin >> x;
    cout << "该整数为：" << x << endl;
    return 0;
}

运行该程序，将会输出“请输入一个整数：”提示，后续输入一个整数，程序将输出该整数。cin和cout的细节我们将在下面详细讲解。

fstream类

fstream类提供了从文件中读写字符流的方法。它定义了三个基本的流对象：

• ifstream: 用于读取输入文件的输入流对象；
• ofstream: 用于向输出文件写入输出数据的输出流对象；
• fstream: 既可以用于读取输入文件，也可以用于向输出文件写入输出数据的输入输出流对象。

示例代码：

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;

int main() {
    int x;
    ofstream file("test.txt");
    if (file.is_open()) {
        cout << "请输入一个整数：";
        cin >> x;
        file << "你输入的整数为：" << x << endl;
        file.close();
    } else {
        cout << "打开文件失败！" << endl;
    }
    return 0;
}

运行该程序，将会提示输入一个整数，输入后程序将向文件“test.txt”中写入该整数，并输出“你输入的整数为：xxx”。其中，ofstream用于向文件中写入信息，file.is_open()方法用于判断文件是否打开成功，file.close()方法用于关闭文件。

标准输入输出流详解

从标准输入设备读取输入数据

从标准输入设备读取输入数据常用的方法是使用cin流对象，它提供了多种读取输入数据的方法。cin对象默认以空格、制表符、换行符作为数据的分隔符，对于整数或浮点数，cin遇到这些字符时会自动停止读取。

读取特定类型数据

下面是读取特定数据类型的示例代码：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a, b, c;
    cout << "请输入三个整数（用空格隔开）：";
    cin >> a >> b >> c;
    cout << "你输入的三个整数为：" << a << " " << b << " " << c << endl;
    return 0;
}

输出结果示例：

请输入三个整数（用空格隔开）：1 2 3
你输入的三个整数为：1 2 3

读取一行字符串

下面是读取一行字符串的示例代码：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    string str;
    cout << "请输入一行字符串：";
    getline(cin, str);
    cout << "你输入的字符串为：" << str << endl;
    return 0;
}

注意，这里使用了std::getline()函数，该函数可以从std::cin流对象中读取一行字符串，以换行符为结束标志，将整行输入存储到string对象中。

读取一定数量的字符

有时候我们需要读取一定数量的字符，并且不想用空格、制表符、换行符来分隔字符。下面是读取一定数量的字符的示例代码：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    char str[300];
    cout << "请输入10个字符：";
    cin.read(str, 10);
    cout << "你输入的字符为：";
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        cout << str[i];
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

该程序中使用了cin.read()函数，该函数可以读取指定数量的字符并存储到指定的数组中，而不是默认以空格、制表符、换行符作为结束标志。

向标准输出设备写入输出数据

向标准输出设备写入输出数据常用的方法是使用cout流对象，它提供了多种将输出数据写入输出流对象的方法。

输出特定类型数据

下面是输出特定类型数据的示例代码：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int x = 123;
    cout << "输出整数：";
    cout << x << endl;
    double y = 123.456;
    cout << "输出小数：";
    cout << y << endl;
    char ch = 'A';
    cout << "输出字符：";
    cout << ch << endl;
    char str[] = "Hello, World!";
    cout << "输出字符串：";
    cout << str << endl;
    return 0;
}

输出结果示例：

输出整数：123
输出小数：123.456
输出字符：A
输出字符串：Hello, World!

对输出进行格式化

下面是对输出进行格式化的示例代码：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 125;
    cout << "使用十六进制输出整数：";
    cout << hex << a << endl;  // 输出125的十六进制表示
    cout << "使用科学计数法输出小数：";
    cout << scientific << 123.456789 << endl;  // 输出123.456789的科学计数法表示
    cout << "输出实数，保留2位小数：";
    cout.precision(2);
    cout << fixed << 123.456 << endl;  // 输出123.456，保留2位小数
    return 0;
}

输出结果示例：

使用十六进制输出整数：7d
使用科学计数法输出小数：1.23457e+02
输出实数，保留2位小数：123.46

结束语

以上是C/C++中I/O进阶详解及其作用介绍的一些基本内容。I/O操作是计算机程序中必不可少的组成部分，希望本攻略可以帮助大家更好地理解和使用。