IO相关1(io类/流状态)

IO类：

iostream 定义了用于读写流的基本类型，fstream 定义了读写命名文件的类型，sstream 定义了读写内存 string 对象的类型。

IO 库类型和头文件：

头文件　　　　　　　　类型

iostream　　　　　　   istream，wistream 从流读取数据

ostream，wostream 向流写入数据

iostream，wiostream 读写流

fstream　　　　　　     ifstream，wifstream 从文件读取数据

ofstream，wofstream 向文件写入数据

fstream，wfstream 读写文件

sstream　　　　　　    istringstream，wistringstream 从 string 读取数据

ostringstream，wostringstream 向 string 写入数据

stringstream，wstringstream 读写 string

其中前面加了 w 的是宽字符版本的

为了支持使用宽字符的语言，标准库定义了一组类型和对象来操纵 wchar_t 类型的数据。宽字符版本的类型和函数的名字以一个 w 开始。例如：wcin，wcout，wcerr 是分别对应 cin，cout，cerr 的宽字符版对象。宽字符的类型和对象与其对应的普通 char 版本的类型定义在同一个头文件中。例如：头文件 fstream 定义了 ifstream 和 wifstream 类型。

IO类型间的关系：

标准库通过继承机制使我们能忽略不同类型的流之间的差异。利用模板，我们可以使用具有继承关系的类，而不必了解继承机制如何工作的细节。我们通常可以将一个派生类对象当作其基类对象类使用。

类型 ifstream 和 istringstream 都继承自 istream。因此，我们可以像使用 istream 对象一样来使用 ifstream 和 istringstream 对象。也就是说我们是如何使用 cin 的，就可以同样地使用这些类型的对象。例如：可以对一个 ifstream 或者 istringstream 对象调用 getline，也可以使用 >> 从一个 ifstream 或 istringstream 对象中读取数据。类似的，类型 ofstream 和 ostringstream 都继承自 ostream。因此，我们可以如何使用 cout 的，就可以同样地使用这些类型的对象。

IO对象无拷贝或赋值：

     ofstream out1, out2;

     out1 = out2;//错误,不能对流对象赋值

     ofstream frint(ofstream);//错误,不能初始化ofstream参数

     out2 = print(out2);//错误,不能拷贝流对象

由于不能拷贝IO对象，因此我们也不能将形参或返回类型设置为流类型。进行IO操作的函数通常以引用方式传递和返回流。读写一个流会改变其状态，因此传递和返回的引用不能是 const 的。

IO的条件状态：

strm::iostate　　 strm是指一种IO类型，iostate是一种机器相关的类型，提供表达条件状态的完整功能。
strm::badbit　　  标志流已崩溃，致命的输入/输出错误,无法挽回
strm::failbit　　   标志IO操作失败了，非致命的输入/输出错误，可挽回
strm::eofbit　　   标志达到文件结尾
strm::goodbit　   流未出现错误状态，此值保证为0
s.eof()　　　　   若流s的eofbit置位，则返回true
s.fail()　　　　   若流s的failbit或badbit置位，则返回true
s.bad()　　　　  若流s的badbit置位，则返回true
s.good()　　　　若流s处于有效状态，则返回true
s.clear()　　　　将流的所有条件复位，状态设置为有效，返回void
s.clear(flags)　　根据flags标志位，将s中对应条件状态复位，flags类型为strm::iostate。返回void
s.setstate(flags)  根据flags标志位，将s中对应条件状态置位，flags类型为strm::iostate。返回void
s.rdstate()　　　 返回流的当前条件状态，返回类型为strm::iostate

注意：

badbit是系统级错误，如不可恢复的读写错误；一般badbit置位了流就无法继续使用。

failbit是可恢复错误，例如希望读取数值，却读取了一个字符，这种错误可以修正，流还可以继续使用。

如果达到文件结束位置，eofbit和failbit都会被置位。

googbit表示流未发生错误，值为0。

只要badbit、failbit、eofbit任意一个被置位，检查流的状态的条件会失败。

管理条件状态：

流对象的 rdstate 成员返回一个 iostate 值，对应流的当前状态。setstate 操作将给定条件位置位，表示发生了对应错误。cleat 成员是一个重载成员：他有一个不接受参数版本，而另一个版本接受一个 iostate 类型的参数。clear 不接受参数的版本清除所有错误标志位。执行 clear() 后调用 good 会返回 true:

      auto old_state = cin.rdstate();//记住cin当前的状态

      cin.clear();//使cin有效

      process_input(cin);//使用cin

      cin.setstate(old_state);//将cin置为原有状态

带参数的 clear 版本接受一个 iostate 值，表示流的新状态。为了复位单一的条件状态，我们首先使用 rdstate 读出当前条件状态，然后用位操作将所需复位来生成新的状态。如：cin.clear(cin.rdstate()& ~cin.failbit & ~cin.badbit);//只复位failbit和badbit,但保持eofbit不变

检查输入流的当前状态：

 #include <iostream>

 using namespace std;

 int main(void){

     int a;

     cin >> a;

     cout << cin.rdstate() << endl;

     if(cin.rdstate() == ios::goodbit) cout << "the input is true" << endl;

     std::wcout.imbue(locale(locale(), "", LC_CTYPE));

     if(cin.rdstate() == ios::failbit) wcout << L"输入数据类型错误，非致命错误，可清除输入缓冲区挽回！" << endl; 

     return ;

 }

通过 clear 使 cin 有效：

 #include <iostream>

 using namespace std;

 int main(void){

     int a;

     cin >> a;

     cout << cin.rdstate() << endl;

     cin.clear(ios::goodbit);//使cin有效

     cout << cin.rdstate() << endl;

     return ;

 }

通常当我们发现输入有错又需要改正的时候，使用 clear() 更改标记为正确后，同时也需要使用 get() 成员函数清除输入缓冲区，以达到重复输入的目的：

 #include <iostream>

 using namespace std;

 int main(void){

     int a;

     while(){

         cin >> a;

         if(cin.fail()){

             cout << "error! please input agin!" << endl;

             cin.clear();

             cin.get();

         }else{

             cout << a;

             break;

         }

     }

     return ;

 }

管理输出缓冲：

每个输出流都管理一个缓冲区，用来保存程序读写的数据：

os << "please enter a value: "；

文本串可能立即打印出来，也有可能被操作系统保存在缓冲区，随后再打印。

会导致刷新缓冲区的原因：

• 程序正常结束，作为 main 函数的 return 的一部分，缓冲刷新被执行。
• 缓冲区满，需要刷新缓冲区，而后新的数据才能写入。
• 使用操纵符：endl 来显示刷新缓冲区。
• 每个输出操作后，可以用操作符unitbuf设置流的内部状态，来清空缓冲区。默认情况下，cerr 是设置 unitbuf 的，因此写到 cerr 中的数据都是立即刷新的。
• 一个输出流被关联到另一个流，此时，当读写被关联的流时，关联到流的缓冲区会被刷新。默认cin 和 cerr 都关联到 cout，因此读 cin 或写 cerr 都会导致 cout 的缓冲区被刷新。

endl　　换行并刷新缓冲区；

ends　　插入一个空字符并刷新缓冲区；

flush　　仅刷新缓冲区；

unibuf 操纵符：

     cout << unitbuf;//所有输出操作后都会立即刷新缓冲区

     //任何输出都立即刷新,无缓冲

     cout << nounitbuf;//回到正常的缓冲方式

注意：如果程序异常终止，输出缓冲区是不会被刷新的。当一个程序崩溃后，它所输出的数据很可能停留在输出缓冲区中等待打印。

关联输入和输出流：

当一个输入流关联到一个输出流时，任何试图从输入流读取数据的操纵都会先刷新关联的输出流。标准库将 cout 和 cin 关联到一起，因此：

cin >> val；

导致 cout 的缓冲区被刷新。

tie：

tie 有两个重载版本：一个版本不带参数，返回指向输出流的指针。如果本对象关联到一个输出流，则返回的就是指向这个流的指针，如果对象未关联到流，则返回空指针。tie 的第二个版本接受一个指向 ostream 的指针，将自己关联到 ostream。即，x.tie(&o) 将流 x 关联到输出流 o。

我们既可以将一个 istream 对象关联到另一个 ostream，也可以将一个 ostream 关联到另一个 ostream：

     cin.tie(&cerr);//直接将cin由和cout关联改成和cerr关联

     cin.tie(&cout);//将输入流cin关联到输出流cout

     ostream *old_tie = cin.tie(nullptr);//cin不再与其他流关联

     cin.tie(&cerr);//将cin关联到cerr,读取cin会刷新cerr而非cout

     cin.tie(old_tie);//重建cin和cout之间的关联

注意：每个流同时最多关联到一个流，但多个流可以同时关联到一个 ostream。