【C++】流(Stream)详解：标准流、文件流和字符串流
在C++编程中，流(Stream)是一个非常重要的概念，它为我们提供了统一的数据输入输出接口。本文将详细介绍C++中的三种主要流类型：标准流、文件流和字符串流。
一、标准流(Standard Streams)
标准流是C++预定义的流对象，用于基本的输入输出操作，主要包括：
1. cin (标准输入流)
#include <iostream>
int main() {
int age;
std::cout << "请输入您的年龄: ";
std::cin >> age; // 从标准输入读取数据
std::cout << "您的年龄是: " << age << std::endl;
return 0;
}
2. cout (标准输出流)
#include <iostream>
int main() {
std::cout << "Hello, World!" << std::endl; // 输出到标准输出
std::cout << "数字: " << 42 << std::endl;
return 0;
}
3. cerr (标准错误流，无缓冲)
#include <iostream>
int main() {
if (some_error_condition) {
std::cerr << "发生了一个严重的错误!" << std::endl; // 立即输出
}
return 0;
}
4. clog (标准错误流，有缓冲)
#include <iostream>
int main() {
std::clog << "这是一条日志信息" << std::endl; // 缓冲输出
return 0;
}
特点比较：
cout用于常规输出cerr用于错误信息，无缓冲，立即显示clog用于日志信息，有缓冲
二、文件流(File Streams)
文件流用于文件的读写操作，需要包含<fstream>头文件。
1. ifstream (输入文件流)
#include <fstream>
#include <iostream>
int main() {
std::ifstream inputFile("example.txt"); // 打开文件
if (!inputFile) {
std::cerr << "无法打开文件!" << std::endl;
return 1;
}
std::string line;
while (std::getline(inputFile, line)) { // 逐行读取
std::cout << line << std::endl;
}
inputFile.close(); // 关闭文件
return 0;
}
2. ofstream (输出文件流)
#include <fstream>
#include <iostream>
int main() {
std::ofstream outputFile("output.txt"); // 打开文件
if (!outputFile) {
std::cerr << "无法创建文件!" << std::endl;
return 1;
}
outputFile << "这是第一行" << std::endl; // 写入数据
outputFile << "这是第二行" << std::endl;
outputFile.close(); // 关闭文件
return 0;
}
3. fstream (文件流，可读可写)
#include <fstream>
#include <iostream>
int main() {
std::fstream file("data.txt", std::ios::in | std::ios::out | std::ios::app);
if (!file) {
std::cerr << "文件操作失败!" << std::endl;
return 1;
}
file << "追加的内容" << std::endl; // 写入
file.seekg(0); // 回到文件开头
std::string content;
while (std::getline(file, content)) { // 读取
std::cout << content << std::endl;
}
file.close();
return 0;
}
文件打开模式：
ios::in- 读模式ios::out- 写模式ios::app- 追加模式ios::trunc- 截断模式(如果文件存在则清空)ios::binary- 二进制模式
三、字符串流(String Streams)
字符串流允许我们像操作流一样操作字符串，需要包含<sstream>头文件。
1. istringstream (输入字符串流)
#include <sstream>
#include <iostream>
int main() {
std::string data = "John 25 3.8";
std::istringstream iss(data);
std::string name;
int age;
float gpa;
iss >> name >> age >> gpa; // 从字符串解析数据
std::cout << "姓名: " << name << std::endl;
std::cout << "年龄: " << age << std::endl;
std::cout << "GPA: " << gpa << std::endl;
return 0;
}
2. ostringstream (输出字符串流)
#include <sstream>
#include <iostream>
int main() {
std::ostringstream oss;
oss << "圆周率: " << 3.14159 << std::endl;
oss << "2的平方: " << 2 * 2 << std::endl;
std::string result = oss.str(); // 获取构建的字符串
std::cout << result;
return 0;
}
3. stringstream (字符串流，可读可写)
#include <sstream>
#include <iostream>
int main() {
std::stringstream ss;
// 写入数据
ss << "混合数据: ";
ss << 42 << ' ' << 3.14;
// 读取数据
std::string prefix;
int num;
double pi;
ss >> prefix >> num >> pi;
std::cout << prefix << " " << num << " " << pi << std::endl;
return 0;
}
常见用途：
- 数据类型转换
- 字符串拼接
- 复杂字符串解析
- 格式化输出到字符串
四、流的通用操作
所有流类型都支持一些通用操作：
-
状态检查：
if (myStream.good()) { /* 流状态正常 */ } if (myStream.eof()) { /* 到达文件末尾 */ } if (myStream.fail()) { /* 操作失败 */ } if (myStream.bad()) { /* 严重错误 */ } -
清除状态标志：
myStream.clear(); // 清除所有错误状态 -
获取/设置位置：
std::streampos pos = myStream.tellg(); // 获取当前位置 myStream.seekg(0, std::ios::beg); // 回到开头
五、总结
C++的流库提供了强大而灵活的数据处理能力：
- 标准流：处理基本的控制台输入输出
- 文件流：读写文件数据
- 字符串流：在内存中处理字符串数据
理解这些流的概念和用法对于C++编程至关重要，它们不仅提供了统一的操作接口，还能帮助我们编写更清晰、更健壮的代码。
