1第11章輸入和輸出華中科技大學機械科學與工程學院2本章內(nèi)容輸入/輸出（I/O）概述控制臺I/O文件I/O字符串I/O3輸入/輸出（I/O）概述4輸入/輸出（I/O）概述輸入/輸出（簡稱I/O）是程序的一個重要組成部分：程序運行所需要的數(shù)據(jù)往往要從外設(shè)（如：鍵盤、文件等）得到程序的運行結(jié)果通常也要輸出到外設(shè)（如：顯示器、打印機、文件等）中去在C++中，輸入/輸出不是語言定義的成分，而是由具體的實現(xiàn)（編譯程序）作為標準庫的功能來提供。5C++的I/O流在C++中，輸入/輸出操作是一種基于字節(jié)流的操作：在進行輸入操作時，可把輸入的數(shù)據(jù)看成逐個字節(jié)地從外設(shè)流入到計算機內(nèi)部（內(nèi)存）；在進行輸出操作時，則把輸出的數(shù)據(jù)看成逐個字節(jié)地從內(nèi)存流出到外設(shè)。在C++的標準庫中，除了提供基于字節(jié)的輸入/輸出操作外，為了方便使用，還提供了基于C++基本數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作。在C++程序中也可以對類庫中輸入/輸出類的一些操作進行重載，使其能對自定義類的對象進行輸入/輸出操作。6I/O的分類基于控制臺的I/O：從標準輸入設(shè)備（如：鍵盤）獲得數(shù)據(jù)把程序結(jié)果從標準輸出設(shè)備（如：顯示器）輸出基于文件的I/O：從外存文件獲得數(shù)據(jù)把程序結(jié)果保存到外存文件中基于字符串變量的I/O：從程序中的字符串變量中獲得數(shù)據(jù)把程序結(jié)果保存到字符串變量中7C++輸入輸出的實現(xiàn)途徑過程式通過從C語言保留下來的函數(shù)庫中的輸入/輸出函數(shù)來實現(xiàn)。面向?qū)ο笸ㄟ^C++的I/O類庫中的I/O類庫來實現(xiàn)。8面向?qū)ο蟮妮斎?輸出C++的I/O類庫提供了以面向?qū)ο蠓绞竭M行輸入/輸出。以下是I/O類庫中基本的I/O類：ios

istream（控制臺輸入）

ostream（控制臺輸出）

ifstream（文件輸入）

istrstream（字符串變量輸入）

ofstream（文件輸出）

ostrstream（字符串變量輸出）

iostream（輸入/輸出）

fstream（文件輸入/輸出）

strstream（字符串變量輸入/輸出）

9面向?qū)ο蟮妮斎?輸出在進行輸入/輸出時，首先創(chuàng)建一個I/O類的對象，然后，通過該對象（調(diào)用對象類的成員函數(shù)）進行輸入/輸出操作。istream類重載了操作符“>>”（抽?。盟梢赃M行基本類型數(shù)據(jù)的輸入操作。例如：istreamin(...);in>>x;//x是一個變量in>>y;//y是一個變量或in>>x>>y;ostream類重載了操作符“<<”（插入），用它可以進行基本數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)的輸出操作。例如：ostreamout(...);out<<e1;//e1是一個表達式out<<e2;//e2是一個表達式或out<<e1<<e2;10控制臺I/O11控制臺I/O在I/O類庫中預定義了四個I/O對象：cin、cout、cerr以及clog，可直接利用這些對象進行控制臺的輸入/輸出操作：cin屬于istream類的對象，它對應著計算機系統(tǒng)的標準輸入設(shè)備；cout屬于ostream類的對象，它對應著計算機系統(tǒng)的用于輸出程序正常運行結(jié)果的標準輸出設(shè)備;cerr和clog屬于ostream類的對象，它們對應著計算機系統(tǒng)的用于輸出程序錯誤信息的設(shè)備，通常情況下它們都對應著顯示器;在進行控制臺輸入/輸出時，程序中需要有下面的包含命令：

#include<iostream>12控制臺輸出任何基本數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)和指針都可以通過cout、cerr、clog對象和插入操作符“<<”進行輸出。#include<iostream>usingnamespacestd;//......intx=1;floatf=2.0;charch[]="abcd";int*p=&x;//......cout<<x<<endl;//輸出x的值cout<<f<<endl;//輸出f的值cout<<ch<<endl;//輸出ch的值cout<<"hello"<<endl;//輸出字符串"hello"cout<<p<<endl;//輸出變量p的值，即變量x的地址//或cout<<x<<f<<ch<<"hello"<<p;13控制臺輸出constchar*p="abcd";cout<<p<<endl;//輸出字符串“abcd”而不是字符串“abcd”的首地址cout<<(void*)p<<endl;//輸出字符串“abcd”的首地址，及變量p的值輸出指向字符串的指針時，并不輸出字符串的首地址，而是輸出字符串14控制臺輸出格式控制為了對輸出格式進行進一步的控制，可以通過輸出一些操縱符（manipulator）來實現(xiàn)。#include<iostream>#include<iomanip>//操縱符聲明的頭文件。usingnamespacestd;.....intx=10;cout<<hex<<x<<endl;//以十六進制輸出x的值，然后換行15控制臺輸出常用輸出操縱符操縱符含義endl輸出換行符，并執(zhí)行flush操作flush使輸出緩存中的內(nèi)容立即輸出dec十進制輸出oct八進制輸出hex十六進制輸出setprecision(intn)設(shè)置浮點數(shù)有效數(shù)字的個數(shù)或小數(shù)點后數(shù)字的位數(shù)setiosflags(longflags)/resetiosflags(longflags)設(shè)置/取消輸出格式，flags的取值可以是：ios::scientific（以指數(shù)形式顯示浮點數(shù)），ios::fixed（以小數(shù)形式顯示浮點數(shù)），等等16控制臺輸出對于浮點數(shù)（float、double和longdouble）：當輸出格式為ios::scientific或ios::fixed時，操縱符setprecision用于設(shè)置浮點數(shù)（float和double）小數(shù)點后面的位數(shù)。當輸出格式為自動方式（既不為ios::scientific也不為ios::fixed，或兩者都有時），操縱符setprecision用于設(shè)置浮點數(shù)有效數(shù)字的個數(shù)，這時將根據(jù)要輸出的浮點數(shù)的實際有效數(shù)字自動選擇小數(shù)形式或指數(shù)形式，小數(shù)形式優(yōu)先。初始狀態(tài)下，輸出格式為自動方式，輸出精度為6位有效數(shù)字。17控制臺輸出#include<iostream>#include<iomanip>usingnamespacestd;doubled=1234.56789;cout<<d<<endl//輸出：1234.57，6位有效數(shù)字

<<setprecision(3)<<d<<endl//輸出：1.23e+003，3位有效數(shù)字

<<setprecision(7)<<d<<endl//輸出：1234.568，7位有效數(shù)字

<<setiosflags(ios::scientific)//設(shè)置ios::scientific輸出格式

<<d<<endl//輸出：1.2345679e+003，小數(shù)點后面7位有效數(shù)字

<<resetiosflags(ios::scientific)//取消ios::scientific輸出格式

<<setiosflags(ios::fixed)//設(shè)置ios::fixed輸出格式

<<d<<endl;//輸出：1234.5678900，小數(shù)點后面7位有效數(shù)字18/a：蜂鳴，響鈴/b：回退：向后退一格/f：換頁/n：換行，光標到下行行首/r：回車，光標到本行行首/t：水平制表/v：垂直制表//：反斜杠/'：單引號/"：雙引號/?：問號/ddd：三位八進制/xhh：二位十六進制/0：空字符(NULL)，什么都不做19控制臺輸出除了通過插入操作符進行輸出外，也可以用ostream類提供的一些基于字節(jié)流的操作來進行輸出。//輸出一個字符。ostream&ostream::put(charch);//輸出p所指向的內(nèi)存空間中count個字節(jié)。ostream&ostream::write(constchar*p,intcount);20控制臺輸入任何基本數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)都可以通過cin對象和抽取操作符“>>”進行輸入。在輸入時，各個數(shù)據(jù)之間用空白符分開，最后輸入一個回車符。#include<iostream>usingnamespacestd;......intx;doubley;charstr[10];cin>>x;cin>>y;cin>>str;//或者cin>>x>>y>>str;21控制臺輸入可以通過一些操縱符來控制輸入的行為cin>>setw(10)>>str;//把輸入的前9個字符和一個'\0'放入str中。除了抽取操作符“>>”外，還可以使用istream類的基于字節(jié)流的成員函數(shù)來進行輸入//輸入一個字符。istream::get(char&ch);//輸入一個字符串直到輸入了count-1個字符或遇到//delim指定的字符為止，并自動加上一個'\0'字符。istream::getline(char*p,intcount,chardelim=‘\n’);//讀入count個字符至p所指向的內(nèi)存空間中。istream::read(char*p,intcount);22輸入/輸出操作符“>>”和“<<”的重載為了能用抽取操作符“>>”和插入操作符“<<”對自定義類的對象進行輸入/輸出操作，就需要針對自定義的類重載插入操作符“<<”和抽取操作符“>>”。對自定義的類重載插入操作符“<<”和抽取操作符“>>”時，須作為全局函數(shù)來重載。23插入操作符“<<”的重載classA{ intx,y;public: ......

friendostream&operator<<(ostream&out,constA&a);};ostream&operator<<(ostream&out,constA&a){ out<<a.x<<','<<a.y; returnout;}.....Aa,b;cout<<a<<endl<<b;24派生類輸出操作符“<<”的重載classA{ intx,y;public: ......

virtualvoiddisplay(ostream&out)const {out<<x<<','<<y;}};classB:publicA{ doublez;public: ...... voiddisplay(ostream&out)const { A::display(out); out<<','<<z; }};ostream&operator<<(ostream&out,constA&a){ a.display(out);//動態(tài)綁定到A類或B類對象的display。

returnout;}25文件I/O26文件I/O程序運行結(jié)果有時需要永久性地保存起來，以供其它程序或本程序下一次運行時使用。程序運行所需要的數(shù)據(jù)也常常要從其它程序或本程序上一次運行所保存的數(shù)據(jù)中獲得。用于永久性保存數(shù)據(jù)的設(shè)備稱為外部存儲器（簡稱：外存），如：磁盤、磁帶、光盤等。在外存中保存數(shù)據(jù)的方式通常有兩種：文件和數(shù)據(jù)庫。本課程只介紹以文件方式來永久性地保存數(shù)據(jù)。27文件的基本概念在C++中，把文件看成是由一系列字節(jié)所構(gòu)成的字節(jié)串，稱為流式文件，對文件中數(shù)據(jù)的操作（輸入/輸出）通常是逐個字節(jié)順序進行。在對文件數(shù)據(jù)進行讀寫的過程：打開文件。目的是：在程序內(nèi)部的一個表示文件的變量/對象與外部的一個具體文件之間建立聯(lián)系。文件讀/寫關(guān)閉文件。目的是把暫存在內(nèi)存緩沖區(qū)中的內(nèi)容寫入到文件中，并歸還打開文件時申請的內(nèi)存資源。28文件的基本概念每個打開的文件都有一個內(nèi)部的位置指針，它指出文件的當前讀寫位置。進行讀/寫操作時，每讀入/寫出一個字節(jié)，文件位置指針會自動往后移動一個字節(jié)的位置。位置指針29文件數(shù)據(jù)的存儲方式文本方式（text）只包含可顯示字符和有限的幾個控制字符（如：‘\r’、‘\n’、‘\t’等）；一般用于存儲具有“行”結(jié)構(gòu)的文本數(shù)據(jù)；文本方式存儲整數(shù)1234567：依次把1、2、3、4、5、6、7的ASCII碼（共7個字節(jié)）寫入文件。二進制方式（binary）可以包含任意的二進制字節(jié)；一般用于存儲無顯式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)；二進制方式存儲整數(shù)1234567把整數(shù)1234567的計算機內(nèi)部表示（假設(shè)為32位計算機）：0012D687（十六進制，4個字節(jié)：0012D687）寫入文件。30文件輸出

在利用I/O類庫中的類進行外部文件的輸入/輸出時，程序中需要下面的包含命令：#include<iostream>#include<fstream>

對于文件輸出：創(chuàng)建一個ofstream類（是ostream類的派生類）的對象。建立ofstream類的對象與外部文件之間的聯(lián)系。直接方式間接方式31建立ofstream類的對象與外部文件聯(lián)系的方式直接方式在創(chuàng)建ofstream類的對象時指出外部文件名和打開方式。ofstreamout_file(<文件名>,<打開方式>);間接方式在創(chuàng)建了ofstream類的對象之后，調(diào)用ofstream的一個成員函數(shù)open來指出與外部文件的聯(lián)系。ofstreamout_file;out_file.open(<文件名>,<打開方式>);32文件輸出打開方式打開方式：ios::out，含義是打開一個外部文件用于寫操作，如果外部文件已存在，則首先把它的內(nèi)容清除；否則，先創(chuàng)建該外部文件。ios::app，含義是打開一個外部文件用于添加（從文件末尾）操作。如果外部文件不存在，則先創(chuàng)建該外部文件。上面的值與ios::binary按位或（|）操作的結(jié)果，它表示按二進制方式打開文件。默認的打開方式是文本方式。對以文本方式打開的文件，當輸出的字符為'\n'時，在某些平臺上（如：DOS和Windows平臺）將自動轉(zhuǎn)換成'\r'和'\n'兩個字符寫入外部文件。33文件輸出打開方式打開文件時，必須要對文件打開操作的成功與否進行判斷。判斷文件是否成功打開可以采用以下方式if(!out_file)//或：out_file.fail()//或：!out_file.is_open(){......//失敗處理}34文件輸出文件成功打開后，可以使用插入操作符“<<”或ofstream類的一些成員函數(shù)來進行文件輸出操作，例如：

ofstreamout_file("d:\\myfile.dat",ios::out);if(!out_file)exit(-1);intx=1;doubley=2.0;......out_file<<x<<','<<y<<endl;out_file.put('A');//將一個字符寫入文件out_file.write("ABCDEFG",7);out_file.close();文件輸出結(jié)束時，要使用ofstream的一個成員函數(shù)close關(guān)閉文件：out_file.close();35文件輸入首先創(chuàng)建一個ifstream類（istream類的派生類）的對象，并與外部文件建立聯(lián)系。例如：ifstreamin_file(<文件名>,<打開方式>);或ifstreamin_file；in_file.open(<文件名>,<打開方式>);打開方式：ios::in，它的含義與fopen的打開方式“r”相同也可以把它與ios::binary通過按位或（|）操作實現(xiàn)二進制打開方式。默認為文本方式。對以文本方式打開的文件，當文件中的字符為連續(xù)的'\r'和'\n'時，在某些平臺上（如：DOS和Windows平臺）將自動轉(zhuǎn)換成一個字符'\n'輸入。36文件輸入判斷打開成功的方式與輸出文件對象相同。文件成功打開后，可以使用抽取操作符“>>”或ifstream類的一些成員函數(shù)來進行文件輸出操作。ifstreamin_file("d:\\myfile.dat",ios::in);if(!in_file) exit(-1);charch,buf[11];intx;doubley;......in_file>>x>>ch>>y;in_file.get(ch);//從流中讀取一個字符，結(jié)果保存在引用ch中in_file.read(buf,7);//從文件中讀取7個字符到buf指向的緩存中buf[7]='\0';in_file.close();37文件輸入判斷文件是否結(jié)束可以調(diào)用ios類的成員函數(shù)eof來實現(xiàn)：intios::eof();該函數(shù)返回0表示文件未結(jié)束；返回非0表示文件結(jié)束。文件輸出操作結(jié)束時，要使用ifstream的一個成員函數(shù)close關(guān)閉文件：in_file.close();注意：從文件輸入必須要知道文件中數(shù)據(jù)的存儲格式！38文件輸入/輸出如果需要打開一個既能讀入數(shù)據(jù)、也能輸出數(shù)據(jù)的文件，則需要創(chuàng)建一個fstream類的對象（類fstream是類iostream的派生類）。在創(chuàng)建fstream類的對象并建立與外部文件的聯(lián)系時，文件打開方式應為：ios::in|ios::out（可在文件任意位置寫）或ios::in|ios::app（只能在文件末尾寫）39隨機存取文件為了能夠隨機讀寫文件中的數(shù)據(jù)，必須要顯示地指出讀寫的位置。對以輸入方式打開的文件，