C++：流类库与输入输出

7.2.1 C++的输入输出流
ios:流基类（抽象类）
istream:通用输入流类和其他输入流的基类
ostream:通用输出流类和其他输出类的基类
iostream:通用输入输出流类和其他输入输出流类的基类（以下的派生类对象有cin、cout、cerr、clog）
ifstream:输入文件流类
ofstream：输出文件流类
fstream:输入输出文件流
istrstream:输入字符串流类
ostrstream:输出字符串流类
strstream:输入输出字符串类
iostream_withassign: 通用输入输出流类和其他输入输出流类iostream的的派生类

7.2.2 预定义的流对象
C++中包含几个预定义的流对象，它们是标准输入流对象cin、标准输出流对象cout
、非缓冲型的标准出错流对象ceer、缓冲型的标准出错流对象clog

cin是istream的派生类istream_withassign的对象，它与标准输入设备(通常是键盘)相联系。
cout是ostream的派生类ostream_withassign的对象，它与标准输出设备(通常是显示器)相联系。
ceer是ostream的派生类ostream_withassign的对象，它与标准错误输入设备(通常是显示器)相联系。
clog是ostream的派生类ostream_withassign的对象，它与标准错误输入设备(通常是显示器)相联系。


由于istream和ostream类都在头文件iostream中声明的，因此只要在程序中包含头文件iostream.h，C++程序开始时这四个标准流对象的构造函数都被自动调用。

7.2.3 输入输出流的成员函数
（1）put函数
put函数用于输出一个字符格式：cout.put(char ch)
例如：cout.put('A')===cout.put(65)===cout.put(25+40)

（2）get函数
get函数的功能与提取运算符>>类似,主要不同之处是get函数在读入数据时可以包括空白字符,而后者不可以。
get函数的用于读入一个字符，调用形式：cin.get()

（3）getline函数
getline函数用于从输入流读取n-1个字符，赋给指定的字符数组(或字符指针指向的数组)，然后插入一个字符串结束志" "。(" "可以用其他字符代替)

getline函数格式：
cin.getline(字符数组,字符个数n,终止标志字符)
或
cin.getline(字符指针,字符个数n,终止标志字符)

（4）ignore函数
ignore函数的功能是跳过输入流的n个字符(默认的个数为1)，或在遇到指定的终止符时 提前结束。
调用格式：cin.ignore(n,终止字符)或cin.ignore()===cin.ignore(1,EOF)
*/

//例子1：put和get函数

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
 char ch;
 cout<<"Input:";
 while(cin.get(ch))   //读取输入的字符，直到结束为止 
  {
   cout.put(ch);      //输出字符 
  } 
  return 0;
}
/*
程序运行结果是：
 input:123 abc xyz
 123 abc xyz 
*/

 //例子2：getline函数

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
 char ch[20];
 cout<<"输入一行字符:"<<endl;
 cin.getline(ch,21,'t');
 cout<<ch<<endl;;
 return 0;
}
/*
程序运行结果是：
输入一行字符:
shdfjsfefrsdfjt
shdfjsfefrsdfj 
*/
 

7.3.3 输入输出的格式控制

1.用流成员函数进行输入输出格式控制。
cppreference.com -> C++ I/O

C++ I/O
<iostream>库自动定义了一些标准对象:

cout, ostream类的一个对象，可以将数据显示在标准输出设备上.
cerr, ostream类的另一个对象，它无缓冲地向标准错误输出设备输出数据.
clog, 类似cerr,但是它使用缓冲输出.
cin, istream类的一个对象,它用于从标准输入设备读取数据.
<fstream>库允许编程人员利用ifstream和ofstream类进行文件输入和输出.

一些C++ I/O流(精度，判断等)的行为可以通过操作不同的标志来修改。

Constructors 构造器
bad() 如果出现错误则返回true
clear() 清除状态标志
close() 关闭一个流
eof() 如果处于文件结尾处则返回true
fail() 如果出现错误则返回true
fill(char ch) 控制默认填充字符 //格式：char ios::fill(char ch) 调用格式：流对象.fill(ch)
flags() 操作flags
flush() 清空缓冲区
gcount() 返回读取的最后一次输入的字符数
get(char ch) 读取字符
getline() 读取一行字符
good() 如果没有出现过错误则返回true
ignore() 读取字符并忽略指定字符
open() 创建一个输入流
peek() 检查下一个输入的字符
precision(int n) 设置精度 //格式：int ios::percision(int n) 调用格式：流对象.precision(n)
put(char ch) 写字符
putback() 返回字符给一个流
rdstate() 返回流的状态
read() 读取字条符
seekg() 在一个输入流中进行随机访问
seekp() 在一个输出流中进行随机访问
setf() 设置格式标志 //格式：long ios::setf(long flags) 调用格式：流对象.setf(ios::状态标志)
sync_with_stdio() 同标准I/O同步
tellg() 使用输入流读取流指针
tellp() 使用输出流读取流指针
unsetf() 清除格式标志 //格式：long ios::unsetf(long flags) 调用格式：流对象.unsetf(ios::状态标志)
width(int n) 操作域宽度 //格式：int ios::width(int n) 调用格式：流对象.width(n)
write() 写字符

//流成员函数使用方法举例

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
 cout<<"------------1----------
";
 cout.width(10);                     //设置域宽为10
 cout<<123<<endl;                    //输出整数123，占10位，默认为右对齐
 cout<<"------------2----------
"; 
 cout<<123<<endl;                    //输出整数123，上面的width(10)已经不起作用，此时按系统默认的域宽输出
                                     //按数据实际长度输出 
 cout<<"------------3----------
";
 cout.fill('&');                     //设置填充字符为'&'
 cout.width(10);                     //设置域宽为10
 cout<<123<<endl;                    //输出整数123，占10位，默认为右对齐，填充字符为'&'
 cout<<"------------4----------
"; 
 cout.setf(ios::left);               //设置左对齐
 cout<<123<<endl;                    //输出整数123，上面的width(10)已经不起作用，此时按系统默认的域宽输出
                                     //按数据实际长度输出
 cout<<"------------5----------
"; 
 cout.precision(4);                  //设置实际的精度为4
 cout<<123.45678<<endl;              //以一般10进制形式输出，有效数字为4
 cout<<"------------6----------
"; 
 cout.setf(ios::fixed);              //用固定点格式(固定小数位数)显示浮点数
 cout<<123.45678<<endl;              //以fixed形式输出，小数位数为4
 cout<<"------------7----------
"; 
 cout.width(15);                     //设置域宽是15
 cout.unsetf(ios::fixed);            //消除固定点格式(固定小数位数)显示浮点数
 cout.setf(ios::scientific);         //用科学表示法格式(指数)显示浮点数
 cout<<123.45678<<endl;              //用科学表示法格式(指数)显示浮点数，小数点占4位
 cout<<"------------8----------
";
 int a=21;
 cout.setf(ios::showbase);           //输出整数时显示基数符号
 cout.unsetf(ios::dec);              //终止10进制的格式设置
 cout.setf(ios::hex);                //设置以16进制输出格式
 cout<<a<<endl;                      //以16进制输出a 
 return 0;                                      
}
/*
程序运行结果是：
------------1----------                 
       123                               （域宽为10，默认为右对齐）
------------2----------
123                                      （按照数据实际长度输出） 
------------3----------
&&&&&&&123                               （域宽为10，默认为右对齐，空白处用'&'填充） 
------------4----------
123                                      （按照数据实际长度输出，左对齐） 
------------5----------
123.5                                    （以一般十进制形式输出时，有效数字为4） 
------------6----------
123.4568                                 （以fixed形式输出时，小数点占4位） 
------------7----------
1.2346e+02&&&&&                          （用指数格式输出，域宽位10，小数占4位，用‘&’填充） 
------------8----------
0x15                                     （十六进制形式，以0x开头） 
*/ 

2.使用预定义的操纵符进行输入输出格式控制

使用ios类中的成员函数进行输入输出格式控制时，每个函数的调用需要写一条语句，而且
不能将它们直接嵌入到输入输出语句中去，显然使用起来不方便。C++提供了一种进行输入
输出格式控制的方法，这一方法使用了一种称之为操纵符(也称之为操作和控制符)的特殊函
数。在很多情况下，使用操纵符进行格式化控制比用ios状态标志和成员函数更方便。

所有不带形参的操纵符都定义在头文件iostream.h中，而带形参的操纵符则定义在头文件
iomanip.h，因而使用相应的操作符就必须包含相应的头文件。

表7.4 C++预定义的操作符
//在头文件iostream中：
dec 设置整数的基数为10 用于输入/输出
hex 设置整数的基数为16 用于输入/输出
oct 设置整数的基数为8 用于输入/输出
ws 跳过开头的空白部分 用于输入
endl 输出一个换行符并刷新输出流 用于输出
ends 插入一个空字符null，通常结束字符串 用于输出
flush 刷新一个输出流 用于输出

//在头文件iomanip中：
setbase(n) 设置整数的基数(0、8、10、16(0默认为十进制)) 用于输入/输出
setfill(c) 设置c为填充字节，默认为空格 用于输出
setprecision(n) 设置精度(一般十进制时,n为有效数字;有fixed时,n为小数位数) 用于输出
setw(n) 设置域宽为n 用于输出
setiosflags(f)设置由参数f指定的状态标志 用于输入/输出
resetiosflags(f) 终止由参数f指定的状态标志 用于输入/输出

操纵符setiosflags和resetiosflags要带上状态标志才能用。

表7.5 部分带有状态标志的操纵符setiosflags和resetiosflags
setiosflags(ios::left) 数据按域宽左对齐输出
setiosflags(ios::right) 数据按域宽有对齐输出
setiosflags(ios::fixed) 固定的小数点位数显示
setiosflags(ios::scientific) 设置浮点数以科学表示法(即指数形式)显示
setiosflags(ios::showbase) 在整数前加一个"+"号输出
setiosflags(ios::uppercase) 在以科学表示法格式E和十六进制输出字母时以大写字母显示
resetiosflags(f) 终止已经设置的状态标志，在括号应指定f的内容。
//例7.5 预定义的操纵符的使用方法举例

#include<iostream>
#include<iomanip>
using namespace std;
int main()
{
 cout<<setw(10)<<123<<567<<endl;
 cout<<123<<setiosflags(ios::scientific)<<setiosflags(ios::uppercase)<<setw(20)<<123.456789<<endl;
 cout<<123<<setw(10)<<hex<<123<<endl;
 cout<<123<<setw(10)<<oct<<123<<endl;
 cout<<123<<setw(10)<<hex<<123<<endl;
 cout<<resetiosflags(ios::scientific)<<setprecision(4)<<123.456789<<endl;
 cout<<setiosflags(ios::left)<<setfill('#')<<setw(8)<<123<<endl;
 cout<<resetiosflags(ios::left)<<setfill('$')<<setw(8)<<456<<endl;
 return 0;
}
/*
程序运行结果是：
       123567
123        1.234568E+02
123        7B
7B       173
173        7B
123.5
7B######
$$$$$1C8 
*/ 

3. 使用用户自定义的操纵符进行输入输出格式控制

若为输出流定义操纵符函数，则定义格式如下：
ostream &操纵符名(ostream &stream)
{
      自定义代码
      return stream;
}

若为输入流定义操纵符函数，则定义格式如下：
istream &操纵符名(istream &stream)
{
      自定义代码
      return stream;
}
stream可以用其它的标识符。

//例7.6 用户自定义操纵符的使用办法1

#include<iostream>
#include<iomanip>
using namespace std;
ostream &output(ostream &stream)
{
  stream.setf(ios::left);
  stream<<setw(10)<<hex<<setfill('&');
  return stream;
}
int main()
{
 cout<<123<<endl;
 cout<<output<<123<<endl;
 return 0;
}
/*
程序运行结果是：
123
7b&&&&&&&& 
*/

//例7.7 用户自定义操纵符的使用办法2 

#include<iostream>
#include<iomanip>
using namespace std;
istream &input(istream &in)
{
 in>>hex;
 cout<<"Enter number using hex formar:";
 return in;
}
int main()
{
 int i;
 cin>>input>>i;
 cout<<"hex:"<<hex<<i<<"------dec:"<<dec<<i<<endl;
 return 0;
}
/*
程序运行结果是：
Enter number using hex formar:23ae
hex:23ae------dec:9134
*/

7.3.1 插入运算符和提取运算符

cin>>变量； //输入
cout<<常量或变量； //输出

其实，在头文件iostream中有两组运算符函数分别对运算符">>"、"<<" 进行函数的重载。

也即： istream& operator>>(istream &类型名)；
       ostream& operator>>(ostream &类型名)；
       
       例如：
           　当系统执行 cout<<"this a oby" 的操作时，就调用了插入运算符重载函数
             ostream& operator<<(ostream char*)
             cout.operator<<("this a oby") 

7.3.2 用户自定义类的输入输出
1、重载(输出运算符)插入运算符 <<

格式： ostream& operator<<(ostream &out, user_name &obj)
             {
              out<<obj.item1;  
              out<<obj.item2;
              out<<obj.item3;
              ......
              out<<obj.itemn; 
              return out;
             }
             
             user_name:用户自定义的类名；
             out:ostream类对象的引用,即out是输出流对象，out可以改变 
             item：用户自定义类型中的数据成员。

2、重载(输出运算符)插入运算符 >> 

 格式： istream& operator<<(istream &cin, user_name &obj)
             {
              cin<<obj.item1;
              cin<<obj.item2;
              cin<<obj.item3;
              ......
              cin<<obj.itemn; 
              return cin;
             }
             
             user_name:用户自定义的类名；
             cin:ostream类对象的引用,即cin是输出流对象，cin可以改变 
             item：用户自定义类型中的数据成员。

//举例

#include<iostream>
using namespace std;
class Coord{
  public:
    Coord(int i=0,int j=0)
    {
     x = i;
     y = j;
    }
    friend istream& operator>>(istream &input,Coord &ob);   //声明提取运算符">>"的友元重载函数 
    friend ostream& operator<<(ostream &ouput,Coord &ob);   //声明插入运算符"<<"的友元重载函数 
  private:
    int x,y;    
}; 
istream& operator>>(istream &input,Coord &ob)
{
  cout<<"输入x、y的值:";
  input>>ob.x;
  input>>ob.y;
  return input;
}
ostream& operator<<(ostream &ouput,Coord &ob)
{
  cout<<"输出x、y的值:";
  ouput<<ob.x<<","<<ob.y<<endl;
  return ouput;
}
int main()
{
 Coord a(55,66);
 cout<<a<<endl; //operator<<(cout,a) 
 
 cin>>a;        //operator>>(cin,a)
 cout<<a<<endl; 
 
 return 0; 
}