iostream
| C++標準庫 |
|---|
iostream是C++中用于数据的流式输入与输出的头文件，屬於C++标准程式库的一部分。[1][2]
iostream 为 Input/Output Stream 的缩写，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
流输入输出库中的大部分类都是模板类，可以适用于不同的字符类型或操作函数（如字符比较）。常用的一些字符类型的流输入输出已经用typedef定义了相应的模板特化实例。
例如，basic_fstream<CharT,Traits>是文件流输入输出的实现的模板类。它的一个特化实例：fstream是basic_fstream<char,char_traits<char>>的类型别名，换句话说，这是basic_fstream的字符类型为char使用默认字符操作集的特化实例。
流输入输出库中的类可分为两类。一是定义了界面的抽象，适用于任何流类型，无论是文件流、内存缓存区流或者网络socket流。二是对具体数据源与数据汇（sink）的流的实现。C++标准库仅实现了文件流与内存缓冲区流。
流输入输出库中的类依据是否实现底层或高层操作可分为两类。实现了底层操作的类称作流缓冲区（stream buffer），处理没有任何格式化功能的字符。这些类极少被编程者直接使用。实现高层操作的类称作流，并提供了不同的格式化能力，是构建于流缓冲区之上的。
下表列出了流输入输出库的所有类的分类：
| Class | 解释 | Typedefs |
|---|---|---|
| Stream buffers (底层功能) | ||
basic_streambuf
|
提供了底层的输入输出界面，被具体的数据源与汇实现。罕用 |
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basic_filebuf
|
提供了文件流的底层的输入输出界面，被具体的数据源与汇实现。罕用 |
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basic_stringbuf
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提供了字符文件流的底层的输入输出界面，被具体的数据源与汇实现。罕用 |
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| Support classes | ||
ios_base
|
管理格式化信息与异常状态 | 不適用 |
basic_ios
|
管理流缓冲区 |
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| Input streams buffers (高层功能) | ||
basic_istream
|
包装一个抽象流缓冲区并提供高层输入界面，如格式化能力 |
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basic_ifstream
|
包装一个文件流缓冲区并提供高层输入界面，如打开关闭流 |
|
basic_istringstream
|
包装一个字符串流缓冲区并提供高层输入界面，如访问基础字符串 |
|
| Output streams buffers (高层功能) | ||
basic_ostream
|
包装一个抽象流缓冲区并提供高层输出界面，如格式化能力 |
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basic_ofstream
|
包装一个文件流缓冲区并提供高层输出界面，如打开关闭流 |
|
basic_ostringstream
|
包装一个字符串流缓冲区并提供高层输出界面，如访问基础字符串 |
|
| Input/output streams buffers (高层功能) | ||
basic_iostream
|
包装一个抽象流缓冲区并提供高层输入输出界面，如格式化能力 |
|
basic_fstream
|
包装一个文件流输入输出缓冲区，并提供高层输入输出界面，如打开关闭文件 |
|
basic_stringstream
|
包装一个字符串流输入输出缓冲区，并提供高层输入输出界面，如访问基础字符串 |
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头文件
<ios>包含着ios_base与basic_ios的类的定义，负责信息格式化与关联的流缓冲区。<istream>包含了basic_istream类模板定义，实现了格式化输入<ostream>包含了basic_ostream类模板定义，实现了格式化输出<iostream>包含了basic_iostream类模板定义，实现格式化输入输出<fstream>包含了basic_ifstream,basic_ofstream与basic_fstream类模板定义，实现格式化文件流的格式化输入、输出<sstream>包含了basic_istringstream,basic_ostringstream与basic_stringstream类模板定义，实现格式化字符串流的输入输出<iomanip>包含了格式化manipulator<iosfwd>包含了所有的流输入输出库的前向声明（forward declaration）
支持类
ios_base与basic_ios是两个类处理底层比特流。ios_base存储格式化信息与流的状态。basic_ios管理关联的流缓冲区。basic_ios通常以特化实例ios与wios出现。basic_ios与ios_base很少被程序员直接使用。通常，它们的功能通过其它派生的类，如iostream。[4][5]
Typedefs
| 名字 | 描述 |
|---|---|
ios |
basic_ios的char类型特化
|
wios |
basic_ios的wchar_t类型特化
|
streamoff |
支持内部操作 |
streampos |
保存缓冲器指针或文件指针的当前位置 |
wstreampos |
保存宽字符版的缓冲器指针或文件指针的当前位置 |
streamsize |
流的尺寸 |
格式化操纵符（manipulator）
| 名字 | 描述 |
|---|---|
boolalpha / noboolalpha
|
指示流中的bool类型变量是否以true或false，还是以0或1形式出现
|
skipws / noskipws
|
指示输入操作时空白符是否被跳过 |
showbase / noshowbase
|
指示数的基数记数标志是否显示 |
showpoint / noshowpoint
|
指示当浮点数小数部分为0时，是否显示小数部分 |
showpos / noshowpos
|
指示对于正数是否显示+符号
|
unitbuf / nounitbuf
|
指示输出是否被缓冲 |
uppercase / nouppercase
|
指示在16进制整数或浮点数输出时是否使用大写字符 |
left / right / internal
|
指出对齐方式 |
dec / oct/ hex
|
指示显示整数时的记数法 |
fixed / scientific/hexfloat(C++11) / defaultfloat(C++11)
|
指示浮点数显示时的记数法 |
输入/输出流
iostream头文件定义了输入输出流对象：cin, cout, cerr, clog分别为标准输入、输出、错误（无缓冲）、簿记（有缓冲）的流对象。都属于std 名字空间。[6]
ostream对象
cout属于ostream类型，重载了左移位算符。cout左移位算符的运算结果为cout自身，这使得连续的左位移操作输出一串数据成为可能。cerr与clog对象是ostream类型。
istream对象
cin是istream类型，重载了右位移算符。
输入设备是按照行来把数据移入流输入缓冲区。也就是说，键盘输入数据时，只有按了换行键，这一行数据才进入缓冲区，可以读取。
表达式cin >> ival从标准输入读入一个值。有两种情况会使一个istream对象的bool转型为false：读到EOF（文件结束标志）或遇到一个无效的值（输入流进入fail状态）。可以用该istream对象的成员函数good()来测试，或者直接(bool)cin来测试。
istream对象的bool转型为false的情况下，此后的所有读入动作都是无操作（nop）。直到调用istream对象的成员函数clear()来清除该对象的内部状态。
缺省情况下，输入操作符丢弃空白符、空格符、制表符、换行符以及回车。如果希望读入上述字符，或读入原始的输入数据，一种方法是使用istream的get()成员函数来读取一个字符，另一种方法是使用istream的getline()成员函数来读取多个字符。istream的read(char* addr, streamsize size)函数从输入流中提取size个连续的字节，并将其放在地址从addr开始的内存中。istream成员函数gcount()返回由最后的get()、getline()、read()调用实际提取的字符数。
输入流有三个函数来测试流状态：即bad(), fail()和eof()。ignore()用来抛掉制定个数的缓冲区中的字节。
其它的istream成员函数：putback( char c ) 将字符放回iostream；unget()往回重置“下一个”istream项；peek()返回下一个字符或EOF，但不要提取出来 。
输出格式化
方法（函数）
width(int x) |
下一个输出的最小字符数目 |
fill(char x) |
填充字符 |
precision(int x) |
设置浮点数的有效数字的位数 |
操纵符（manipulator）
操纵符（manipulator）是使用<<或>>算子修改流的对象.
endl |
"end line": 流中插入换行符并刷新（flush）流的输出缓冲. |
ends |
"end string": 向流中插入空字符（null character）并刷新（flush）流的输出缓冲. |
flush |
强迫流的输出缓冲写出到输出设备. |
ws |
导致输入流吃掉空白（whitespace） |
showpoint |
指示流要显示小数点与一些数字0 |
头文件中iomanip还定义了一些manipulators。
批评
某些环境下并不提供共享版本的C++库。导致程序要静态编译入C++标准库，使得程序的尺寸变大。[7]
示例
使用C++写成的 Hello World 程序如下所示:
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
cout << "Hello, world!" << endl;
return 0;
}
在这段代码中，文件 iostream 中声明了程序所要输入和输出操作的有关信息。
下述代码创建一个文件'file.txt'并写入文本'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;
}
参考文献
- ^ 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]. （原始内容存档于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]. （原始内容存档于2020-07-04）.
