C++ IO流详解之标准IO、文件IO与字符串IO实战

ios_base ← ios ← istream ← ifstream / istringstream
ios_base ← ios ← ostream ← ofstream / ostringstream
istream + ostream ← iostream ← fstream / stringstream

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    cout << "cout输出：这是普通信息" << endl; // 换行并刷新缓冲区
    cerr << "cerr输出：这是错误信息" << endl; // 立即输出，不受缓冲区影响
    clog << "clog输出：这是日志信息" << endl; // 缓冲输出，与cout类似
    // 测试缓冲区：cout未刷新时，数据可能延迟输出
    cout << "cout无endl："; 
    // 此时数据在缓冲区，未输出到屏幕
    cerr << "cerr插入：验证立即输出" << endl; 
    // 输出后，cout的缓冲区仍未刷新，直到程序结束或遇到endl
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <<iomanip> // 包含格式控制符
using namespace std;
int main() {
    int num = 255;
    double pi = 3.1415926535;
    string str = "C++ IO";
    // 1. 整数格式：十进制、八进制、十六进制
    cout << "十进制：" << dec << num << endl; // 255（默认）
    cout << "八进制：" << oct << num << endl; // 377（前缀无0）
    cout << "十六进制（小写）：" << hex << num << endl; // ff
    cout << "十六进制（大写）：" << hex << uppercase << num << endl; // FF
    cout << resetiosflags(ios::uppercase); // 重置大写格式
    // 2. 浮点数精度控制
    cout << "\n浮点数默认精度（6位有效数字）：" << pi << endl; // 3.14159
    cout << "保留2位小数：" << fixed << setprecision(2) << pi << endl; // 3.14
    cout << "保留4位有效数字：" << resetiosflags(ios::fixed) << setprecision(4) << pi << endl; // 3.142
    // 3. 宽度与对齐
    cout << "\n左对齐（宽度10）：" << left << setw(10) << str << "后续内容" << endl; // "C++ IO     后续内容"
    cout << "右对齐（宽度10）：" << right << setw(10) << str << "后续内容" << endl; // "     C++ IO后续内容"
    cout << "填充字符（宽度10，填充*）：" << setfill('*') << setw(10) << str << endl; // "*****C++ IO"
    // 4. 布尔值格式
    bool flag = true;
    cout << "\n布尔值默认：" << flag << endl; // 1
    cout << "布尔值文字（true/false）：" << boolalpha << flag << endl; // true
    cout << resetiosflags(ios::boolalpha); // 重置布尔值格式
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
    int a;
    double b;
    string s;
    cout << "请输入一个整数、一个浮点数和一个字符串（空格分隔）：";
    cin >> a >> b >> s; // 按顺序读取，空格/回车作为分隔符
    cout << "\n你输入的整数：" << a << endl;
    cout << "你输入的浮点数：" << b << endl;
    cout << "你输入的字符串：" << s << endl;
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <limits> // 包含numeric_limits
using namespace std;
int main() {
    int num;
    cout << "请输入一个整数：";
    cin >> num;
    if (!cin) { // 等价于cin.fail()，输入失败
        cout << "输入错误！请输入整数类型。" << endl;
        cin.clear(); // 重置状态标志
        // 忽略缓冲区中所有错误数据（直到换行）
        cin.ignore(numeric_limits<streamsize>::max(), '\n');
    } else {
        cout << "你输入的整数：" << num << endl;
    }
    // 重新输入
    cout << "请重新输入一个整数：";
    cin >> num;
    cout << "你重新输入的整数：" << num << endl;
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
    string name;
    cout << "请输入你的姓名（可带空格）：";
    // 注意：若之前有cin >> 操作，需先忽略缓冲区中的换行符
    cin.ignore(numeric_limits<streamsize>::max(), '\n'); 
    getline(cin, name); // 读取整行数据，包括空格
    cout << "你好，" << name << "！" << endl;
    return 0;
}

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    char buf[10]; // 最多存储9个字符+1个'\0'
    cout << "请输入字符串（最多9个字符）：";
    cin.get(buf, 10); // 读取最多9个字符，遇到换行或满9个字符停止
    cout << "你输入的字符串：" << buf << endl;
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
    // 1. 构造函数打开文件（写模式，覆盖原有内容）
    ofstream out_file("test.txt", ios::out | ios::trunc);
    // 检查文件是否打开成功
    if (!out_file.is_open()) {
        cerr << "文件打开失败！" << endl;
        return 1;
    }
    // 2. 写入数据（使用<<运算符）
    out_file << "Hello, File IO!" << endl;
    out_file << "这是C++文本文件写入示例" << endl;
    out_file << "整数：" << 100 << "，浮点数：" << 3.14 << endl;
    // 3. 写入字符串（使用write()方法，指定长度）
    string str = "使用write()方法写入的内容";
    out_file.write(str.c_str(), str.length());
    out_file << endl;
    // 4. 关闭文件
    out_file.close();
    cout << "文件写入完成！" << endl;
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
    // 1. 打开文件（读模式）
    ifstream in_file("test.txt", ios::in);
    if (!in_file.is_open()) {
        cerr << "文件打开失败！" << endl;
        return 1;
    }
    cout << "=== 方式1：使用>>运算符读取（忽略空格和换行） ===" << endl;
    string word;
    while (in_file >> word) { // 直到文件结束（eofbit）
        cout << word << " ";
    }
    cout << endl;
    // 重置文件指针到开头（否则后续读取会从文件末尾开始）
    in_file.clear(); // 重置状态标志（因eofbit已设置）
    in_file.seekg(0, ios::beg); // 移动文件指针到开头（ios::beg=文件开头）
    cout << "\n=== 方式2：使用getline()读取整行 ===" << endl;
    string line;
    while (getline(in_file, line)) { // 逐行读取
        cout << line << endl;
    }
    in_file.clear();
    in_file.seekg(0, ios::beg);
    cout << "\n=== 方式3：使用read()读取指定字节数 ===" << endl;
    char buf[1024];
    in_file.read(buf, sizeof(buf)); // 读取最多1023个字符
    buf[in_file.gcount()] = '\0'; // gcount()返回实际读取的字节数，添加字符串结束符
    cout << buf << endl;
    // 关闭文件
    in_file.close();
    cout << "\n文件读取完成！" << endl;
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
// 定义结构体（存储用户信息）
struct User {
    char name[20]; // 用户名
    int age;       // 年龄
    double score;  // 分数
};
int main() {
    // 1. 打开二进制文件（写模式）
    ofstream out_file("users.bin", ios::out | ios::binary | ios::trunc);
    if (!out_file.is_open()) {
        cerr << "文件打开失败！" << endl;
        return 1;
    }
    // 2. 准备数据
    User user1 = {"张三", 20, 95.5};
    User user2 = {"李四", 22, 88.0};
    // 3. 写入数据（write()参数：数据地址、字节数）
    out_file.write(reinterpret_cast<const char*>(&user1), sizeof(User));
    out_file.write(reinterpret_cast<const char*>(&user2), sizeof(User));
    // 4. 关闭文件
    out_file.close();
    cout << "二进制文件写入完成！" << endl;
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
struct User {
    char name[20];
    int age;
    double score;
};
int main() {
    // 1. 打开二进制文件（读模式）
    ifstream in_file("users.bin", ios::in | ios::binary);
    if (!in_file.is_open()) {
        cerr << "文件打开失败！" << endl;
        return 1;
    }
    // 2. 读取数据
    User user;
    cout << "=== 读取二进制文件内容 ===" << endl;
    // 循环读取，直到文件结束
    while (in_file.read(reinterpret_cast<char*>(&user), sizeof(User))) {
        cout << "用户名：" << user.name 
             << "，年龄：" << user.age 
             << "，分数：" << user.score << endl;
    }
    // 检查读取是否因文件结束而停止
    if (in_file.eof()) {
        cout << "读取完成（已到文件末尾）" << endl;
    } else if (in_file.fail()) {
        cerr << "读取失败！" << endl;
    }
    // 3. 关闭文件
    in_file.close();
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
    ifstream in_file("test.txt", ios::in);
    if (!in_file.is_open()) {
        cerr << "文件打开失败！" << endl;
        return 1;
    }
    // 1. 获取文件大小（移动指针到末尾，获取位置）
    in_file.seekg(0, ios::end);
    int file_size = in_file.tellg();
    cout << "文件大小：" << file_size << "字节" << endl;
    // 2. 移动指针到文件中间（第20字节处）
    in_file.seekg(20, ios::beg);
    cout << "指针位置（第20字节）：" << in_file.tellg() << endl;
    // 3. 读取从第20字节开始的内容
    string content;
    getline(in_file, content);
    cout << "从第20字节开始的内容：" << content << endl;
    in_file.close();
    return 0;
}

文件大小：85字节
指针位置（第20字节）：20
从第20字节开始的内容：这是C++文本文件写入示例

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <<iomanip>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
    // 1. 创建ostringstream对象
    ostringstream oss;
    // 2. 格式化写入数据（支持格式控制）
    string level = "INFO";
    string module = "FileHandler";
    int line = 100;
    double cost = 0.023;
    oss << "[" << level << "] "
        << "模块：" << module << "，"
        << "行号：" << line << "，"
        << "耗时：" << fixed << setprecision(4) << cost << "秒";
    // 3. 获取格式化后的字符串
    string log = oss.str();
    cout << "格式化日志：" << log << endl;
    // 4. 追加内容
    oss << "，状态：成功";
    cout << "追加后日志：" << oss.str() << endl;
    // 5. 清空缓冲区（重新使用）
    oss.str(""); // 清空字符串内容
    oss.clear(); // 重置状态标志
    oss << "[" << "ERROR" << "] " << "文件打开失败，路径：test.txt";
    cout << "新日志：" << oss.str() << endl;
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
    string data = "10 3.14 Hello C++";
    istringstream iss(data);
    // 解析数据
    int num;
    double pi;
    string str1, str2;
    iss >> num >> pi >> str1 >> str2;
    cout << "解析结果：" << endl;
    cout << "整数：" << num << endl;
    cout << "浮点数：" << pi << endl;
    cout << "字符串1：" << str1 << endl;
    cout << "字符串2：" << str2 << endl;
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
    // 模拟CSV格式的配置数据：姓名,年龄,分数
    string config = "张三,20,95.5";
    istringstream iss(config);
    string field;
    // 按逗号分隔解析
    getline(iss, field, ','); // 读取第一个字段（姓名）
    string name = field;
    getline(iss, field, ','); // 读取第二个字段（年龄）
    int age = stoi(field); // 字符串转整数
    getline(iss, field, ','); // 读取第三个字段（分数）
    double score = stod(field); // 字符串转浮点数
    cout << "配置解析结果：" << endl;
    cout << "姓名：" << name << endl;
    cout << "年龄：" << age << endl;
    cout << "分数：" << score << endl;
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
    stringstream ss;
    // 1. 写入数据（格式化）
    ss << "姓名：" << "李四" << "，年龄：" << 22 << "，分数：" << 88.0;
    cout << "格式化字符串：" << ss.str() << endl;
    // 2. 读取解析（忽略非数字字符，提取年龄和分数）
    ss.clear(); // 重置状态标志
    ss.seekg(0, ios::beg); // 移动指针到开头
    string temp;
    int age;
    double score;
    // 跳过"姓名：李四，年龄："等非数字内容
    while (ss >> temp) {
        if (temp == "年龄：") {
            ss >> age; // 提取年龄
        } else if (temp == "分数：") {
            ss >> score; // 提取分数
        }
    }
    cout << "解析结果：" << endl;
    cout << "年龄：" << age << endl;
    cout << "分数：" << score << endl;
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <string>
#include <<iomanip>
using namespace std;
class Person {
private:
    string name;
    int age;
    double height;
public:
    // 构造函数
    Person(string n = "", int a = 0, double h = 0.0) 
        : name(n), age(a), height(h) {}
    // 友元函数：重载<<运算符（输出）
    friend ostream& operator<<(ostream& os, const Person& p);
    // 友元函数：重载>>运算符（输入）
    friend istream& operator>>(istream& is, Person& p);
};
// 重载<<运算符：输出Person对象
ostream& operator<<(ostream& os, const Person& p) {
    os << "姓名：" << setw(8) << left << p.name
       << "，年龄：" << setw(3) << p.age
       << "，身高：" << fixed << setprecision(2) << p.height << "m";
    return os; // 支持链式调用（如cout << p1 << p2）
}
// 重载>>运算符：输入Person对象
istream& operator>>(istream& is, Person& p) {
    cout << "请输入姓名、年龄、身高（空格分隔）：";
    is >> p.name >> p.age >> p.height;
    // 可选：输入验证
    if (p.age < 0 || p.age > 150) {
        is.setstate(ios::failbit); // 设置失败状态
        cerr << "输入错误：年龄非法！" << endl;
    }
    return is;
}
int main() {
    Person p1("张三", 20, 1.75);
    Person p2;
    // 输出自定义类型（使用重载的<<）
    cout << "p1信息：" << p1 << endl;
    // 输入自定义类型（使用重载的>>）
    if (cin >> p2) {
        cout << "p2信息：" << p2 << endl;
    }
    // 链式输出
    Person p3("李四", 22, 1.80);
    cout << "\n链式输出：" << p1 << " | " << p3 << endl;
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <sstream>
#include <map>
#include <string>
#include <stdexcept> // 包含异常类
using namespace std;
class ConfigReader {
private:
    string filename; // 配置文件名
    map<string, string> config_map; // 存储键值对
public:
    // 构造函数：指定配置文件名并读取配置
    ConfigReader(const string& fname) : filename(fname) {
        readConfig();
    }
    // 读取配置文件
    void readConfig() {
        ifstream in_file(filename, ios::in);
        if (!in_file.is_open()) {
            // 配置文件不存在，创建空配置（不抛出异常，允许后续写入）
            cout << "配置文件" << filename << "不存在，将创建新文件" << endl;
            return;
        }
        string line;
        int line_num = 0;
        while (getline(in_file, line)) {
            line_num++;
            // 跳过空行和注释行（以#开头）
            if (line.empty() || line[0] == '#') {
                continue;
            }
            // 解析键值对（格式：key=value）
            size_t eq_pos = line.find('=');
            if (eq_pos == string::npos) {
                cerr << "警告：第" << line_num << "行格式错误（无=），跳过该行" << endl;
                continue;
            }
            string key = line.substr(0, eq_pos);
            string value = line.substr(eq_pos + 1);
            // 去除键和值的前后空格
            key = trim(key);
            value = trim(value);
            if (!key.empty()) {
                config_map[key] = value;
            }
        }
        in_file.close();
        cout << "配置文件读取完成，共" << config_map.size() << "个配置项" << endl;
    }
    // 写入配置文件（覆盖原有内容）
    void writeConfig() {
        ofstream out_file(filename, ios::out | ios::trunc);
        if (!out_file.is_open()) {
            throw runtime_error("配置文件" + filename + "写入失败（权限不足或路径错误）");
        }
        // 写入注释
        out_file << "# 配置文件：" << filename << endl;
        out_file << "# 格式：key=value（#开头为注释，空行忽略）" << endl << endl;
        // 写入键值对
        for (const auto& pair : config_map) {
            out_file << pair.first << "=" << pair.second << endl;
        }
        out_file.close();
        cout << "配置文件写入完成！" << endl;
    }
    // 获取字符串类型配置
    string getString(const string& key, const string& default_val = "") const {
        auto it = config_map.find(key);
        return (it != config_map.end()) ? it->second : default_val;
    }
    // 获取整数类型配置
    int getInt(const string& key, int default_val = 0) const {
        auto it = config_map.find(key);
        if (it == config_map.end()) {
            return default_val;
        }
        // 字符串转整数
        istringstream iss(it->second);
        int val;
        if (!(iss >> val)) {
            cerr << "警告：配置项" << key << "的值" << it->second << "不是整数，返回默认值" << default_val << endl;
            return default_val;
        }
        return val;
    }
    // 获取浮点数类型配置
    double getDouble(const string& key, double default_val = 0.0) const {
        auto it = config_map.find(key);
        if (it == config_map.end()) {
            return default_val;
        }
        istringstream iss(it->second);
        double val;
        if (!(iss >> val)) {
            cerr << "警告：配置项" << key << "的值" << it->second << "不是浮点数，返回默认值" << default_val << endl;
            return default_val;
        }
        return val;
    }
    // 修改配置项
    void setConfig(const string& key, const string& value) {
        config_map[key] = value;
    }
private:
    // 辅助函数：去除字符串前后空格
    string trim(const string& str) {
        size_t start = str.find_first_not_of(" \t\n\r");
        size_t end = str.find_last_not_of(" \t\n\r");
        return (start == string::npos || end == string::npos) ? "" : str.substr(start, end - start + 1);
    }
};
int main() {
    try {
        // 1. 创建配置读取器（读取config.ini）
        ConfigReader config("config.ini");
        // 2. 获取配置项（带默认值）
        cout << "\n=== 读取配置项 ===" << endl;
        string name = config.getString("name", "未知");
        int age = config.getInt("age", 18);
        double score = config.getDouble("score", 60.0);
        string address = config.getString("address", "未设置");
        cout << "姓名：" << name << endl;
        cout << "年龄：" << age << endl;
        cout << "分数：" << score << endl;
        cout << "地址：" << address << endl;
        // 3. 修改配置项
        cout << "\n=== 修改配置项 ===" << endl;
        config.setConfig("name", "李四");
        config.setConfig("age", "22");
        config.setConfig("score", "95.5");
        config.setConfig("address", "北京市");
        // 4. 写入配置文件
        config.writeConfig();
        // 5. 重新读取验证
        cout << "\n=== 重新读取配置项 ===" << endl;
        config.readConfig(); // 重新读取文件
        cout << "姓名：" << config.getString("name") << endl;
        cout << "年龄：" << config.getInt("age") << endl;
        cout << "地址：" << config.getString("address") << endl;
    } catch (const exception& e) {
        cerr << "错误：" << e.what() << endl;
        return 1;
    }
    return 0;
}

# 配置文件：config.ini
# 格式：key=value（#开头为注释，空行忽略）
address=北京市
age=22
name=李四
score=95.5

配置文件读取完成，共4个配置项
=== 读取配置项 ===
姓名：李四
年龄：22
分数：95.5
地址：北京市
=== 修改配置项 ===
配置文件写入完成！
=== 重新读取配置项 ===
配置文件读取完成，共4个配置项
姓名：李四
年龄：22
地址：北京市