C++文件IO流及stringstream流读写文件和字符串操作详解

C/C++
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2023-05-12
C++特殊类设计概念与示例讲解
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  • 一、引入
  • 二、自定义类型隐式类型转换
  • 三、sync_with_stdio同步
  • 四、文件IO流
  • 4.1 open和close文件
  • 4.2 写入文件与读出文件
  • 五、stringstream流的使用
  • 5.1 将数值类型数据格式化为字符串
  • 5.2 序列化和反序列化
  • 总结

一、引入

int main()
{
	string str;
	while (cin >> str)
	{
		cout << str << endl;
	}
	return 0;
}

我们在OJ的时候经常会用到while(cin >> str)，这里的流提取实际上是个阻塞操作，只要缓冲区还有数据就继续读，默认以空格或者换行结束，有空格说明是把两段字符串尾插到str。

那么它是怎么结束呢？

答案是输入[Ctrl]-c或者[Ctrl]-z + 换行。

[Ctrl]-c是发送信号结束进程。

[Ctrl]-z + 换行是通过返回值条件判断结束while循环，具体看下面讲解。

二、自定义类型隐式类型转换

cin >> str的返回值是一个istream类

实际上返回的就是cin对象。而c++98支持了隐式类型转换，把istream转换为bool，所以能够条件判断。

具体是怎么转换的呢？

看下面这个例子：

class A
{
public:
	A(int a)
		: _a(a)
	{}
private:
	int _a;
};
int main()
{
	// 内置类型转换成自定义类型
	A a = 1;
	return 0;
}

这里按道理来说是构造一个临时对象再拷贝构造，而编译器优化成了直接构造。如果没有单参数的构造函数就无法转换。

那如果我们想要让自定义类型转换成内置类型呢？

直接int aa = a;肯定会报错。

但是我们可以加一个特殊的重载函数。

class A
{
public:
	A(int a)
		: _a(a)
	{}
	operator int()
	{
		return _a;
	}
private:
	int _a;
};
int main()
{
	// 内置类型转换成自定义类型
	A a = 1;
	// 自定义类型转化成内置类型
	int aa = a;
	cout << aa << endl;
	return 0;
}

而我们上面说的把istream转化成bool类型就是类似这样实现的。

operator bool() 里面会检查是特殊字符（[Ctrl]-z ）就会返回false。

三、sync_with_stdio同步

我们知道cin和scanf都有自己的缓冲区，而如果我们用scanf写入再用cout输出，就会导致速度变慢很多（缓冲区拷贝）。

而sync_with_stdio函数是一个“是否兼容stdio”的开关，C++为了兼容C，保证程序在使用了std::printf和std::cout的时候不发生混乱，将输出流绑到了一起。

决定C++标准streams(cin,cout,cerr…)是否与相应的C标准程序库文件(stdin,stdout,stderr)同步，也就是是否使用相同的stream缓冲区，缺省情况是同步的，但由于同步会带来某些不必要的负担，因此该函数作用就是我们自己可以取消同步 。

#include <iostream>
int main() 
{
    std::ios::sync_with_stdio(false);
    std::cin.tie(0);
    // IO
}

四、文件IO流

文件的读写有两种：

1️⃣ 二进制读写

2️⃣ 文本读写

ofstream是写入文件，而ifstream是从文件中读取。

4.1 open和close文件

这里的参数表示我们想以什么样的方式打开文件。

比方说当我们想用二进制的方式打开文件：

ofs.open ("test.txt", std::ofstream::out | std::ofstream::binary)

而我们也可以在构造的时候直接传进参数。

ofstream ofs("test.txt", std::ios_base::out | std::ios_base::binary)

4.2 写入文件与读出文件

struct ServerInfo
{
	char _address[32];
	int _port;
};
struct Config
{
public:
	Config(const char* filename)
		: _filename(filename)
	{}
	void Write(ServerInfo info)
	{
		ofstream ofs("test.txt", std::ios_base::out | std::ios_base::binary);
		ofs.write((char*)&info, sizeof info);
	}
	void Read(ServerInfo& info)
	{
		ifstream ifs("test.txt", std::ios_base::in | std::ios_base::binary);
		ifs.read((char*)&info, sizeof info);
	}
private:
	string _filename;
};
int main()
{
	Config con("text.txt");
	ServerInfo si = { "aaaaaa", 910 };
	con.Write(si);
	return 0;
}

而我们也可以把数据读回来。

int main()
{
	Config con("text.txt");
	//ServerInfo si = { "aaaaaa", 910 };
	//con.Write(si);
	ServerInfo si;
	con.Read(si);
	cout << si._address << " " << si._port << endl;
	return 0;
}

可以看到内存中和写出去显示出来的不一样。

当然我们可以用文本读写的方式。

struct ServerInfo
{
	char _address[32];
	int _port;
};
struct Config
{
public:
	Config(const char* filename)
		: _filename(filename)
	{}
	void Write(ServerInfo info)
	{
		ofstream ofs(_filename);
		// 重载
		ofs << info._address << endl;
		ofs << info._port << endl;
	}
	void Read(ServerInfo& info)
	{
		ifstream ifs(_filename);
		// 重载
		ifs >> info._address;
		ifs >> info._port;
	}
private:
	string _filename;
};
int main()
{
	Config con("text.txt");
	ServerInfo si = { "aaaaaa", 910 };
	con.Write(si);
	/*ServerInfo si;
	con.Read(si);
	cout << si._address << " " << si._port << endl;*/
	return 0;
}

五、stringstream流的使用

在程序中如果想要使用stringstream，必须要包含头文件。在该头文件下，标准库三个类：

istringstream、ostringstream 和 stringstream，分别用来进行流的输入、输出和输入输出操作。

5.1 将数值类型数据格式化为字符串

int main()
{
	int a = 123;
	const char* b = "456";
	double c = 78.9;
	ostringstream os;
	os << a;
	os << b;
	os << c;
	cout << os.str() << endl;
	return 0;
}

当然我们也可以把每个数据都提取出来。但此时输入的时候就要空格或者换行隔开。

int main()
{
	int a = 123;
	const char* b = "456";
	double c = 78.9;
	ostringstream os;
	os << a << " ";
	os << b << " ";
	os << c << " ";
	string ret = os.str();
	cout << ret << endl;
	int d;
	char e[20];
	double f;
	istringstream is(ret);
	is >> d >> e >> f;
	cout << d << " ";
	cout << e << " ";
	cout << e << " ";
	return 0;
}

5.2 序列化和反序列化

序列化指的是将一个内存对象转化成一串字节数据（存储在一个字节数组中）,可用于保存到本地文件或网络传输。反序列化就是将字节数据还原成内存对象。

总结

序列化：将对象变成字节流的形式传出去。

反序列化：从字节流恢复成原来的对象。

简单来说，对象序列化通经常使用于两个目的：

1️⃣ 将对象存储于硬盘上，便于以后反序列化使用;

2️⃣ 在网络上传送对象的字节序列

我们现在模拟一个聊天的发送窗口。

class Date
{
	friend ostream& operator << (ostream& out, const Date& d);
	friend istream& operator >> (istream& in, Date& d);
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
		:_year(year)
		, _month(month)
		, _day(day)
	{}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
istream& operator >> (istream& in, Date& d)
{
	in >> d._year >> d._month >> d._day;
	return in;
}
ostream& operator << (ostream& out, const Date& d)
{
	out << d._year << " " << d._month << " " << d._day;
	return out;
}
struct ServerInfo
{
	friend istream& operator >> (istream& in, ServerInfo& si);
	friend ostream& operator << (ostream& out, ServerInfo& si);
	string _name;// 昵称
	Date _d;// 时间
	string _msg;// 信息
};
istream& operator >> (istream& in, ServerInfo& si)
{
	in >> si._name  >> si._d >> si._msg;
	return in;
}
ostream& operator << (ostream& out, ServerInfo& si)
{
	out << si._name << " ";
	out << si._d << " ";
	out << si._msg << " ";
	return out;
}
int main()
{
	ServerInfo p{ "海阔天空", {2023, 4, 19}, "hello" };
	stringstream os;
	os << p;
	string ret = os.str();
	ServerInfo is;
	stringstream oss(ret);
	oss >> is;
	cout << "-------------------------------------------------------" << endl;
	cout << "昵称：" << is._name << " ";
	cout << is._d << endl;
	cout << is._name << ": " << is._msg << endl;
	cout << "-------------------------------------------------------" << endl;
	return 0;
}

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