4 Streams

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之前 C 语言中输入输出通过 printf 和 scanf ，而在 C++ 中引入 Streams 流这一概念用于输入输出，它的优点在于格式安全，易扩展（可重载 inserters 和 extractors）并且更加面向对象。缺点是更加冗长，可能会更慢。

什么是 Stream？是一种到设备的通用逻辑接口

• 一维、单向的：流提供了一种处理数据的方式，这种处理方式是一维的，并且数据流动是单向的。这意味着数据只能沿着一个方向流动，例如从输入源流向程序，或者从程序流向输出目标。
• 文件上的随机访问，但在 std::cin/cout 上不行：在处理文件时，流支持随机访问，即你可以直接跳转到文件中的任意位置进行读写操作。然而，在标准输入（std::cin）和标准输出（std::cout）上，流通常是顺序访问的，你不能随意跳转到输入或输出流的某个特定位置。

Stream naming convections

Input	Output	Header
Generic	istream	ostringstream
File	ifstream	ofstream
C string	istrstream	ostrstream
C++ string	istringstream	ostringstream

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Stream operations

(1) Extractors

• Read a value from the stream

• Overload operator>>

(2) Inserters

• Insert a value into a stream

• Overload operator<<

(3) Manipulators

• Change the stream state

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Kinds of streams

(1) Text streams

• Deal with ASCII text

• Perform some characters translation 做一些字符转换操作, e.g., newline => actual OS file representation

(2) Binary streams

• Binary data

• No translation 不存在转换，处理二进制文件（如图像、音频文件等）时，应使用二进制流，以避免数据被错误解释或修改。

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Predefined streams

• cin: standard input
• cout : standard output
• cerr: unbuffered error (debugging) output
• clog: buffered error (debugging) output

Predefined extractors and insertors

数据类型	输入格式	C I/O 格式说明符
char	字符	%c
short, int	整数	%d
long	长整型十进制整数	%ld
float	浮点数	%g
double	双精度浮点数	%lg
char[], char*	字符串	%s
void*	指针	%p

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Defining a stream extractor

Has to be a 2-argument free function

• The first argument is an istream&

• The second argument is a reference to a value

istream& operator>>(istream& is, T& obj) {
 // specific code to read obj 
 return is;
}

Return an istream& for chaining 返回 istream& 的目的是为了链接

Creating a stream inserter

Has to be a 2-argument free function

• The first argument is an ostream&

• The second argument is a const reference

ostream& operator<<(ostream& os, const T& obj) {
 // specific code to write obj 
 return os; 
}

Return an ostream& for chaining

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Other input operators

1. int get()

• Returns the next character in the stream

• Returns EOF if no characters left

  int ch;
  while ((ch = cin.get()) != EOF)
   cout.put(ch);
  

2. get(char *buf, int limit, char delim='\n')

• Read up to limit characters, or to delim

• Appends a NULL character to buf

• Does NOT consume the delimiter

3. getline(char *b, int l, char d='\n')

• Similar to above

• Does consume the delimiter

4. int gcount()

• Returns number of characters just read

5. void putback(char c)

• Pushes a single character back into the stream

6. char peek()

• Examines the next character without consuming it

Other output operators

1. put(char)

• Prints a single character

2. flush()

• Force output of stream contents

cout << "Enter a number";
cout.flush();

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Formatting using manipulators

调用 #include <iomanip>

#include <iostream>
#include <iomanip>
int main() {
 cout << setprecision(2) << 1230.243 << endl;
 cout << setw(20) << "OK!";
 return 0;
}

输出就是这样的

1.2e+03
                OK!

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