【C++】IO流详解
C语言中我们用到的最频繁的输入输出方式就是 scanf() 和 printf()。
scanf()：从标准输入设备（键盘）读取数据，并将值存放在变量中。
printf()：将指定的文字/字符串输出到标准输出设备（屏幕）。注意宽度输出和精度输出控制。
除此之外，C语言借助了相应的缓冲区来进行输入和输出。如下图所示：
对输入输出缓冲区的理解：
1.可以屏蔽掉低级I/O的实现，低级 I/O 的实现依赖操作系统本身内核的实现，所以如果能够屏蔽这部分的差异，可以很容易写出可移植的程序。
2.可以使用这部分的内容实现 “行” 读取的行为，对于计算机而言是没有 “行” 这个概念，有了这部分，就可以定义“行”的概念，然后解析缓冲区的内容，返回一个“行”。
Ⅱ. 流是什么
“流” 即是流动的意思，是物质从一处向另一处流动的过程，是对一种有序连续且具有方向性的数据（其单位可以是bit，byte，packet）的抽象描述。
C++流是指信息从外部输入设备（如键盘）向计算机内部（如内存）输入和从内存向外部输出设备（显示器）输出的过程。这种输入输出的过程被形象的比喻为“流”。
🐛 它的特性是：有序连续、具有方向性
为了实现这种流动，C++定义了I/O标准类库，这些每个类都称为流/流类，用以完成某方面的功能
Ⅲ. C++IO流
C++系统实现了一个庞大的类库，其中ios为基类，其他类都是直接或间接派生自ios类。
📆 其中值得注意的是cerr、clog是很少用的，它们本来是用做错误输出和日志输出的，但是因为cout也能做到，所以这两个很少被使用。
<iostream>：标准IO流
对于cin：在 C++ 中称为流提取，也就是在 IO流 中提取信息，比如说读文件、获取键盘的信息等
对于cout：在 C++ 中称为流插入，也就是在 IO流 中插入信息，比如说写文件、将信息输出到屏幕等
<fstream>：文件IO流，支持通过流的方式来读写文件
对于fstream：既支持读也支持写文件，经常用，而另外三个比较少用，因为这个功能比较多！
<sstream>：用来支持字符串的序列化与反序列化，多用于网络，与流关系不大
对于stringsream：字符串常用这个
我们来研究下面这两段代码：
代码一：
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代码语言：C++
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AI代码解释
struct Student { string _name = "liren"; int _age = 20; }; int main() { Student s; cin >> s._name >> s._age; cout << "名字：" << s._name << " 年龄：" << s._age << endl; scanf("%s%d", s._name.c_str(), &s._age); printf("名字：%s 年龄：%d\n", s._name.c_str(), s._age); return 0; }
这段代码看上去没有什么问题，但如果我们第二次输入的字符串过长，会导致程序崩溃，原因如下 :
string内部会有一个_Buf数组，当存储的字符串大小小于 15 字节时，不会去堆上开辟空间存储字符串，会将字符串存储在_Buf数组中，但无论第一次输入的字符串大小是大于 15 字节还是小于 15 字节，第二次如果输入过长，都会导致程序崩溃，原因在于第二次是用scanf进行输入，使用scanf输入，不会影响string的size和capacity，因为string中只重载了>>和<<，所以输入过长就会越界写入！
代码二：
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代码语言：C++
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AI代码解释
struct Student { string _name = "liren"; int _age = 20; }; int main() { Student s; cin >> s._name >> s._age; printf("名字：%s 年龄：%d\n", s._name.c_str(), s._age); cout << "名字：" << s._name << " 年龄：" << s._age << endl; scanf("%s%d", s._name.c_str(), &s._age); printf("名字：%s 年龄：%d\n", s._name.c_str(), s._age); cout << "名字：" << s._name << " 年龄：" << s._age << endl; return 0; }
这段代码和上一段代码相比只是最后的输出使用了cout，跟上面一样，如果输入过长也会导致越界写入，除此之外，就算输入的长度在合法的范围内，打印出来的结果也不是我们想要的，原因是cout在输出时是根据string的size来输出的，而scanf输入时并没有改变** string** 的size，所以打印结果不是我们想要的，上面的printf如果输入的长度在合法的范围内，打印结果就是我们想要的，原因是printf打印字符串时是根据\0的位置来判断的。
为了解决这两个问题，我们需要提前为string变量扩容：
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代码语言：C++
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AI代码解释
struct Student { string _name = "liren"; int _age = 20; }; int main() { Student s; cin >> s._name >> s._age; printf("名字：%s 年龄：%d\n", s._name.c_str(), s._age); cout << "名字：" << s._name << " 年龄：" << s._age << endl; s._name.resize(100); //提前扩容！ scanf("%s%d", s._name.c_str(), &s._age); printf("名字：%s 年龄：%d\n", s._name.c_str(), s._age); cout << "名字：" << s._name << " 年龄：" << s._age << endl; return 0; } 🚩 运行结果： liren 15 名字：liren 年龄：15 名字：liren 年龄：15 lirendada 15 名字：lirendada 年龄：15 名字：lirendada 年龄：15
总结：建议在C++中尽量去用cin和cout，用cout和cin不方便的地方，再去用scanf和printf。(格式控制输出时)
1. C++标准IO流
C++ 标准库提供了 4 个全局流对象 cin、cout、cerr、clog，使用cout进行标准输出，即数据从内存流向控制台(显示器)。使用cin进行标准输入即数据通过键盘输入到程序中，同时 C++ 标准库还提供了cerr用来进行标准错误的输出，以及clog进行日志的输出，从上图可以看出，cout、cerr、clog 是 ostream 类的三个不同的对象，因此这三个对象现在基本没有区别，只是应用场景不同。