iostream
| C++標準庫 |
|---|
iostream是C++中用於數據的流式輸入與輸出的頭文件，屬於C++標準程式庫的一部分。[1][2]
iostream 為 Input/Output Stream 的縮寫，即是輸入/輸出流。「流」是一連串從I/O設備讀寫的字符。[3]
概述
流輸入輸出庫中的大部分類都是模板類，可以適用於不同的字符類型或操作函數（如字符比較）。常用的一些字符類型的流輸入輸出已經用typedef定義了相應的模板特化實例。
例如，basic_fstream<CharT,Traits>是文件流輸入輸出的實現的模板類。它的一個特化實例：fstream是basic_fstream<char,char_traits<char>>的類型別名，換句話說，這是basic_fstream的字符類型為char使用默認字符操作集的特化實例。
流輸入輸出庫中的類可分為兩類。一是定義了界面的抽象，適用於任何流類型，無論是文件流、內存緩存區流或者網絡socket流。二是對具體數據源與數據匯（sink）的流的實現。C++標準庫僅實現了文件流與內存緩衝區流。
流輸入輸出庫中的類依據是否實現底層或高層操作可分為兩類。實現了底層操作的類稱作流緩衝區（stream buffer），處理沒有任何格式化功能的字符。這些類極少被編程者直接使用。實現高層操作的類稱作流，並提供了不同的格式化能力，是構建於流緩衝區之上的。
下表列出了流輸入輸出庫的所有類的分類：
| Class | 解釋 | Typedefs |
|---|---|---|
| Stream buffers (底層功能) | ||
basic_streambuf
|
提供了底層的輸入輸出界面，被具體的數據源與匯實現。罕用 |
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basic_filebuf
|
提供了文件流的底層的輸入輸出界面，被具體的數據源與匯實現。罕用 |
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basic_stringbuf
|
提供了字符文件流的底層的輸入輸出界面，被具體的數據源與匯實現。罕用 |
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| Support classes | ||
ios_base
|
管理格式化信息與異常狀態 | 不適用 |
basic_ios
|
管理流緩衝區 |
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| Input streams buffers (高層功能) | ||
basic_istream
|
包裝一個抽象流緩衝區並提供高層輸入界面，如格式化能力 |
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basic_ifstream
|
包裝一個文件流緩衝區並提供高層輸入界面，如打開關閉流 |
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basic_istringstream
|
包裝一個字符串流緩衝區並提供高層輸入界面，如訪問基礎字符串 |
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| Output streams buffers (高層功能) | ||
basic_ostream
|
包裝一個抽象流緩衝區並提供高層輸出界面，如格式化能力 |
|
basic_ofstream
|
包裝一個文件流緩衝區並提供高層輸出界面，如打開關閉流 |
|
basic_ostringstream
|
包裝一個字符串流緩衝區並提供高層輸出界面，如訪問基礎字符串 |
|
| Input/output streams buffers (高層功能) | ||
basic_iostream
|
包裝一個抽象流緩衝區並提供高層輸入輸出界面，如格式化能力 |
|
basic_fstream
|
包裝一個文件流輸入輸出緩衝區，並提供高層輸入輸出界面，如打開關閉文件 |
|
basic_stringstream
|
包裝一個字符串流輸入輸出緩衝區，並提供高層輸入輸出界面，如訪問基礎字符串 |
|
頭文件
<ios>包含着ios_base與basic_ios的類的定義，負責信息格式化與關聯的流緩衝區。<istream>包含了basic_istream類模板定義，實現了格式化輸入<ostream>包含了basic_ostream類模板定義，實現了格式化輸出<iostream>包含了basic_iostream類模板定義，實現格式化輸入輸出<fstream>包含了basic_ifstream,basic_ofstream與basic_fstream類模板定義，實現格式化文件流的格式化輸入、輸出<sstream>包含了basic_istringstream,basic_ostringstream與basic_stringstream類模板定義，實現格式化字符串流的輸入輸出<iomanip>包含了格式化manipulator<iosfwd>包含了所有的流輸入輸出庫的前向聲明（forward declaration）
支持類
ios_base與basic_ios是兩個類處理底層比特流。ios_base存儲格式化信息與流的狀態。basic_ios管理關聯的流緩衝區。basic_ios通常以特化實例ios與wios出現。basic_ios與ios_base很少被程序員直接使用。通常，它們的功能通過其它派生的類，如iostream。[4][5]
Typedefs
| 名字 | 描述 |
|---|---|
ios |
basic_ios的char類型特化
|
wios |
basic_ios的wchar_t類型特化
|
streamoff |
支持內部操作 |
streampos |
保存緩衝器指針或文件指針的當前位置 |
wstreampos |
保存寬字符版的緩衝器指針或文件指針的當前位置 |
streamsize |
流的尺寸 |
格式化操縱符（manipulator）
| 名字 | 描述 |
|---|---|
boolalpha / noboolalpha
|
指示流中的bool類型變量是否以true或false，還是以0或1形式出現
|
skipws / noskipws
|
指示輸入操作時空白符是否被跳過 |
showbase / noshowbase
|
指示數的基數記數標誌是否顯示 |
showpoint / noshowpoint
|
指示當浮點數小數部分為0時，是否顯示小數部分 |
showpos / noshowpos
|
指示對於正數是否顯示+符號
|
unitbuf / nounitbuf
|
指示輸出是否被緩衝 |
uppercase / nouppercase
|
指示在16進制整數或浮點數輸出時是否使用大寫字符 |
left / right / internal
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指出對齊方式 |
dec / oct/ hex
|
指示顯示整數時的記數法 |
fixed / scientific/hexfloat(C++11) / defaultfloat(C++11)
|
指示浮點數顯示時的記數法 |
輸入/輸出流
iostream頭文件定義了輸入輸出流對象：cin, cout, cerr, clog分別為標準輸入、輸出、錯誤（無緩衝）、簿記（有緩衝）的流對象。都屬於std 名字空間。[6]
ostream對象
cout屬於ostream類型，重載了左移位算符。cout左移位算符的運算結果為cout自身，這使得連續的左位移操作輸出一串數據成為可能。cerr與clog對象是ostream類型。
istream對象
cin是istream類型，重載了右位移算符。
輸入設備是按照行來把數據移入流輸入緩衝區。也就是說，鍵盤輸入數據時，只有按了換行鍵，這一行數據才進入緩衝區，可以讀取。
表達式cin >> ival從標準輸入讀入一個值。有兩種情況會使一個istream對象的bool轉型為false：讀到EOF（文件結束標誌）或遇到一個無效的值（輸入流進入fail狀態）。可以用該istream對象的成員函數good()來測試，或者直接(bool)cin來測試。
istream對象的bool轉型為false的情況下，此後的所有讀入動作都是無操作（nop）。直到調用istream對象的成員函數clear()來清除該對象的內部狀態。
缺省情況下，輸入操作符丟棄空白符、空格符、制表符、換行符以及回車。如果希望讀入上述字符，或讀入原始的輸入數據，一種方法是使用istream的get()成員函數來讀取一個字符，另一種方法是使用istream的getline()成員函數來讀取多個字符。istream的read(char* addr, streamsize size)函數從輸入流中提取size個連續的字節，並將其放在地址從addr開始的內存中。istream成員函數gcount()返回由最後的get()、getline()、read()調用實際提取的字符數。
輸入流有三個函數來測試流狀態：即bad(), fail()和eof()。ignore()用來拋掉制定個數的緩衝區中的字節。
其它的istream成員函數：putback( char c ) 將字符放回iostream；unget()往回重置「下一個」istream項；peek()返回下一個字符或EOF，但不要提取出來 。
輸出格式化
方法（函數）
width(int x) |
下一個輸出的最小字符數目 |
fill(char x) |
填充字符 |
precision(int x) |
設置浮點數的有效數字的位數 |
操縱符（manipulator）
操縱符（manipulator）是使用<<或>>算子修改流的對象.
endl |
"end line": 流中插入換行符並刷新（flush）流的輸出緩衝. |
ends |
"end string": 向流中插入空字符（null character）並刷新（flush）流的輸出緩衝. |
flush |
強迫流的輸出緩衝寫出到輸出設備. |
ws |
導致輸入流吃掉空白（whitespace） |
showpoint |
指示流要顯示小數點與一些數字0 |
頭文件中iomanip還定義了一些manipulators。
批評
某些環境下並不提供共享版本的C++庫。導致程序要靜態編譯入C++標準庫，使得程序的尺寸變大。[7]
示例
使用C++寫成的 Hello World 程序如下所示:
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
cout << "Hello, world!" << endl;
return 0;
}
在這段代碼中，文件 iostream 中聲明了程序所要輸入和輸出操作的有關信息。
下述代碼創建一個文件'file.txt'並寫入文本'Hello World'：
#include <fstream>
int main()
{
std::ofstream file;// can be merged to std::ofstream file("file.txt");
file.open("file.txt");
file << "Hello world!\n";
file.close();// is not necessary because the destructor closes the open file by default
return 0;
}
參考文獻
- ^ ISO/IEC 14882:2003 Programming Languages — C++. [lib.string.streams]/1
- ^ Stanley B. Lippman, Josee Lajoie. C++ Primer. Massachusetts: Addison-Wesley. 1999 - third edition: 1109–1112. ISBN 0-201-82470-1.
- ^ C++ Primer (5th Edition). : 5. ISBN 0-201-72148-1.
- ^ Stanley B. Lippman, Josee Lajoie. C++ Primer. Massachusetts: Addison-Wesley. 1999 - third edition: 1112–1120. ISBN 0-201-82470-1.
- ^ <ios> Visual Studio 2010. Microsoft MSDN: Visual Studio 2010. [28 September 2011]. （原始內容存檔於2016-03-10）.
- ^ Holzner, Steven. C++ : Black Book. Scottsdale, Ariz.: Coriolis Group. 2001: 584. ISBN 1-57610-777-9.
...endl, which flushes the output buffer and sends a newline to the standard output stream.
- ^ MinGW.org: Large executables. [22 April 2009]. （原始內容存檔於2020-07-04）.
