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C 不直接处理输入输出#xff0c;而是通过定义一族定义在标准库当中的类型来处理IO。
8.1 IO 类
为了支持不同种类的 IO 处理操作#xff0c;除了 istream 和 ostream 之外#xff0c;标准库还定义了其它 IO 类型。这些类型分别定义在三个独立的头文件当中#xf…IO 库
C 不直接处理输入输出而是通过定义一族定义在标准库当中的类型来处理IO。
8.1 IO 类
为了支持不同种类的 IO 处理操作除了 istream 和 ostream 之外标准库还定义了其它 IO 类型。这些类型分别定义在三个独立的头文件当中
iostream 定义了用于读写流的基本类型fstream 定义了读写命名文件的类型sstream 定义了读写内存 string 对象的类型
IO 类型间的关系
设备类型和字符大小不会影响我们要执行的 IO 操作。例如我们可以使用 读取数据不用管数据的来源是来自于控制台窗口还是来自于磁盘文件或 string 读取。
标准库是我们可以忽略这些不同类型的流之间的差异这是通过**继承机制inheritance**来实现的。
利用模板可以使用具有继承关系的类而不必了解继承机制如何工作的细节。
8.1.1 IO 对象无拷贝或赋值
我们不能拷贝或对 IO 对象赋值
ofstream out1, out2;
out1 out2; // 错误❌: 不能对流对象赋值
ofstream print(ofstream); // 错误❌: 不能初始化 ofstream 参数
out2 print(out2); // 错误❌: 不能拷贝流对象 由于不能拷贝 IO 对象因此不能将形参或返回类型设置为流类型。进行 IO 操作的函数通常以引用方式传递和返回流其中以引用的方式传递和返回流已经在之前的章节当中出现过多次比如实现一个 read 函数作为 Sales_item 类的接口从标准输入流读取数据来对 Sales_item 类进行初始化。read 函数的实现部分正是将输入流作为引用进行参数传递和返回。
读写一个 IO 对象会改变其状态因此传递和返回的引用不能是 const 的。
8.1.2 条件状态
IO 操作的一个根本问题是它是有可能发生错误的。某些错误是可恢复的而有一些错误可能发生在系统深处超出了应用程序自身的修正范围。
以下是一个 IO 错误的例子
int ival;
cin ival;如果我们从标准输入键入Boo读操作就会失败因为输入运算符期待的是int类型的输入以和ival匹配。一个流一旦发生错误其上后续的 IO 操作都会失败。
查询流的状态
有时我们需要直到流为什么会失败而不仅仅需要知道流是否有效。
IO 库定义了一个与机器无关的 iostate 类型它提供了表达流状态的完整功能。这个类型应作为一个位集合来使用。IO 库定义了 4 个 iostate 类型的 constexpr 值表示特定的位模式。这些值用来表示特定类型的 IO 条件可以与位运算符一起使用来一次性检测或设置多个标志位。
badbit 表示系统级错误如不可恢复的读写错误。通常一旦 badbit 被置位则流就无法使用了。
在发生可恢复错误后failbit 被置位如期望读取数值却读出一个字符等错误。这种问题通常是可修复的流还可以继续使用。
如果到达文件结束位置eofbit 和 failbit 都会被置为。
goodbit 的值为 0表示流未发生错误。如果 badbit、failbit 和 eofbit 任意一个被置位则检测流状态的条件会失败。
标准库还定义了一组函数来查询这些标志位的状态。操作 good 在所有错误均为被置位的情况下返回 true而 bad、fail 和 eof 则在对应错误位置被置位时返回 true。
管理条件状态
8.1.3 管理输出缓冲
每个输出流都管理一个缓冲区用来保存程序读写的数据。有了缓冲机制操作系统就可以将程序的多个输出操作组合成单一的系统级写操作。
刷新输出缓冲区
操作符 endl 可以完成换行并刷新缓冲区。
IO 库中还有另外两个相似的操作符分别是 flush 和 ends。
flush 刷新缓冲区但不输出任何额外的字符。
ends 向缓冲区插入一个空字符然后刷新缓冲区。
unitbuf 操作符
如果想要在每一个输出操作后都刷新缓冲区可以使用 unitbuf 操作符。它将会告诉输出流接下来的每次写操作之后都进行一次 flush 操作。而 nounitbuf 会重置流
cout unitbuf; // 后续的所有输出操作会立即刷新缓冲区
cout nounitbuf; // 重置关联输入和输出流
当一个输入流被关联到一个输出流时任何试图从输入流读取数据的操作都会先刷新关联的输出流。标准库直接将 cout 和 cin 关联在一起因此cin ival;这条语句将导致 cout 的缓冲区被刷新。
交互式系统通常应该关联输入流和输出流。这意味着所有输出包括用户提示信息都会在读操作之前被打印出来。
tie 有两个重载的版本一个版本不带参数返回指向输出流的指针。如果本对象当前关联到一个输出流则返回的就是指向这个流的指针如果对象未关联到流则返回空指针。
tie 的第二个版本接受一个指向 ostream 的指针将自己关联到此 ostream。即x.tie(o)将x关联到输出流o。
我们既可以将 istream 对象关联到另一个 ostream也可以将一个 ostream 关联到另一个 ostream
cin.tie(cout);
ostream *old_tie cin.tie(nullptr); // cin 不再与其它流关联
cin.tie(cerr); // 读取 cin 会刷新 cerr, 而非 cout
cin.tie(old_tie); // 重建 cin 和 cout 的正常关联每个流同时最多关联到一个流但多个流可以同时关联到同一个 ostream。
