iostream

iostream是C++中用於數據的流式輸入與輸出的頭文件，屬於C++標準程式庫的一部分。^[1][2]

iostream 為 Input/Output Stream 的縮寫，即是輸入/輸出流。「流」是一連串從I/O設備讀寫的字符。^[3]

概述

流輸入輸出庫中的大部分類都是模板類，可以適用於不同的字符類型或操作函數（如字符比較）。常用的一些字符類型的流輸入輸出已經用typedef定義了相應的模板特化實例。

例如，basic_fstream<CharT,Traits>是文件流輸入輸出的實現的模板類。它的一個特化實例：fstream是basic_fstream<char,char_traits<char>>的類型別名，換句話說，這是basic_fstream的字符類型為char使用默認字符操作集的特化實例。

流輸入輸出庫中的類可分為兩類。一是定義了界面的抽象，適用於任何流類型，無論是文件流、內存緩存區流或者網絡socket流。二是對具體數據源與數據匯（sink）的流的實現。C++標準庫僅實現了文件流與內存緩衝區流。

流輸入輸出庫中的類依據是否實現底層或高層操作可分為兩類。實現了底層操作的類稱作流緩衝區（stream buffer），處理沒有任何格式化功能的字符。這些類極少被編程者直接使用。實現高層操作的類稱作流，並提供了不同的格式化能力，是構建於流緩衝區之上的。

下表列出了流輸入輸出庫的所有類的分類：

Class	解釋	Typedefs
Stream buffers (底層功能)
basic_streambuf	提供了底層的輸入輸出界面，被具體的數據源與匯實現。罕用	streambuf - 字符類型char wstreambuf - 字符類型wchar_t
basic_filebuf	提供了文件流的底層的輸入輸出界面，被具體的數據源與匯實現。罕用	filebuf - 字符類型 char wfilebuf -字符類型 wchar_t
basic_stringbuf	提供了字符文件流的底層的輸入輸出界面，被具體的數據源與匯實現。罕用	stringbuf - 字符類型char wstringbuf - 字符類型wchar_t
Support classes
ios_base	管理格式化信息與異常狀態	不適用
basic_ios	管理流緩衝區	ios - 字符類型char wios - 字符類型wchar_t
Input streams buffers (高層功能)
basic_istream	包裝一個抽象流緩衝區並提供高層輸入界面，如格式化能力	istream - 字符類型 char wistream - 字符類型wchar_t
basic_ifstream	包裝一個文件流緩衝區並提供高層輸入界面，如打開關閉流	ifstream - 字符類型char wifstream - 字符類型wchar_t
basic_istringstream	包裝一個字符串流緩衝區並提供高層輸入界面，如訪問基礎字符串	istringstream - 字符類型char wistringstream - 字符類型wchar_t
Output streams buffers (高層功能)
basic_ostream	包裝一個抽象流緩衝區並提供高層輸出界面，如格式化能力	ostream - 字符類型char wostream - 字符類型wchar_t
basic_ofstream	包裝一個文件流緩衝區並提供高層輸出界面，如打開關閉流	ofstream - 字符類型char wofstream - 字符類型wchar_t
basic_ostringstream	包裝一個字符串流緩衝區並提供高層輸出界面，如訪問基礎字符串	ostringstream - 字符類型char wostringstream - 字符類型wchar_t
Input/output streams buffers (高層功能)
basic_iostream	包裝一個抽象流緩衝區並提供高層輸入輸出界面，如格式化能力	iostream - 字符類型char wiostream - 字符類型wchar_t
basic_fstream	包裝一個文件流輸入輸出緩衝區，並提供高層輸入輸出界面，如打開關閉文件	fstream - 字符類型char wfstream - 字符類型wchar_t
basic_stringstream	包裝一個字符串流輸入輸出緩衝區，並提供高層輸入輸出界面，如訪問基礎字符串	stringstream - 字符類型char wstringstream - 字符類型wchar_t

頭文件

• <ios>包含着ios_base與basic_ios的類的定義，負責信息格式化與關聯的流緩衝區。
• <istream>包含了basic_istream類模板定義，實現了格式化輸入
• <ostream>包含了basic_ostream類模板定義，實現了格式化輸出
• <iostream>包含了basic_iostream類模板定義，實現格式化輸入輸出
• <fstream>包含了basic_ifstream, basic_ofstream與basic_fstream類模板定義，實現格式化文件流的格式化輸入、輸出
• <sstream>包含了basic_istringstream, basic_ostringstream與basic_stringstream 類模板定義，實現格式化字符串流的輸入輸出
• <iomanip>包含了格式化manipulator
• <iosfwd>包含了所有的流輸入輸出庫的前向聲明（forward declaration）

支持類

ios_base與basic_ios是兩個類處理底層比特流。ios_base存儲格式化信息與流的狀態。basic_ios管理關聯的流緩衝區。basic_ios通常以特化實例ios與wios出現。basic_ios與ios_base很少被程序員直接使用。通常，它們的功能通過其它派生的類，如iostream。^[4][5]

Typedefs

名字	描述
ios	basic_ios的char類型特化
wios	basic_ios的wchar_t類型特化
streamoff	支持內部操作
streampos	保存緩衝器指針或文件指針的當前位置
wstreampos	保存寬字符版的緩衝器指針或文件指針的當前位置
streamsize	流的尺寸

格式化操縱符（manipulator）

名字	描述
boolalpha / noboolalpha	指示流中的bool類型變量是否以true或false，還是以0或1形式出現
skipws / noskipws	指示輸入操作時空白符是否被跳過
showbase / noshowbase	指示數的基數記數標誌是否顯示
showpoint / noshowpoint	指示當浮點數小數部分為0時，是否顯示小數部分
showpos / noshowpos	指示對於正數是否顯示+符號
unitbuf / nounitbuf	指示輸出是否被緩衝
uppercase / nouppercase	指示在16進制整數或浮點數輸出時是否使用大寫字符
left / right / internal	指出對齊方式
dec / oct/ hex	指示顯示整數時的記數法
fixed / scientific/ hexfloat(C++11) / defaultfloat(C++11)	指示浮點數顯示時的記數法

輸入/輸出流

iostream頭文件定義了輸入輸出流對象：cin, cout, cerr, clog分別為標準輸入、輸出、錯誤（無緩衝）、簿記（有緩衝）的流對象。都屬於std 名字空間。^[6]

ostream對象

cout屬於ostream類型，重載了左移位算符。cout左移位算符的運算結果為cout自身，這使得連續的左位移操作輸出一串數據成為可能。cerr與clog對象是ostream類型。

istream對象

cin是istream類型，重載了右位移算符。

輸入設備是按照行來把數據移入流輸入緩衝區。也就是說，鍵盤輸入數據時，只有按了換行鍵，這一行數據才進入緩衝區，可以讀取。

表達式cin >> ival從標準輸入讀入一個值。有兩種情況會使一個istream對象的bool轉型為false：讀到EOF（文件結束標誌）或遇到一個無效的值（輸入流進入fail狀態）。可以用該istream對象的成員函數good()來測試，或者直接(bool)cin來測試。

istream對象的bool轉型為false的情況下，此後的所有讀入動作都是無操作（nop）。直到調用istream對象的成員函數clear()來清除該對象的內部狀態。

缺省情況下，輸入操作符丟棄空白符、空格符、制表符、換行符以及回車。如果希望讀入上述字符，或讀入原始的輸入數據，一種方法是使用istream的get()成員函數來讀取一個字符，另一種方法是使用istream的getline()成員函數來讀取多個字符。istream的read(char* addr, streamsize size)函數從輸入流中提取size個連續的字節，並將其放在地址從addr開始的內存中。istream成員函數gcount()返回由最後的get()、getline()、read()調用實際提取的字符數。

輸入流有三個函數來測試流狀態：即bad(), fail()和eof()。ignore()用來拋掉制定個數的緩衝區中的字節。

其它的istream成員函數：putback( char c ) 將字符放回iostream；unget()往回重置「下一個」istream項；peek()返回下一個字符或EOF，但不要提取出來 。

輸出格式化

方法（函數）

width(int x)	下一個輸出的最小字符數目
fill(char x)	填充字符
precision(int x)	設置浮點數的有效數字的位數

操縱符（manipulator）

操縱符（manipulator）是使用<<或>>算子修改流的對象.

endl	"end line": 流中插入換行符並刷新（flush）流的輸出緩衝.
ends	"end string": 向流中插入空字符（null character）並刷新（flush）流的輸出緩衝.
flush	強迫流的輸出緩衝寫出到輸出設備.
ws	導致輸入流吃掉空白（whitespace）
showpoint	指示流要顯示小數點與一些數字0

頭文件中iomanip還定義了一些manipulators。

批評

某些環境下並不提供共享版本的C++庫。導致程序要靜態編譯入C++標準庫，使得程序的尺寸變大。^[7]

示例

使用C++寫成的 Hello World 程序如下所示:

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    cout << "Hello, world!" << endl;
    return 0;
}

在這段代碼中，文件 iostream 中聲明了程序所要輸入和輸出操作的有關信息。

下述代碼創建一個文件'file.txt'並寫入文本'Hello World'：

#include <fstream>
int main()
{
    std::ofstream file;// can be merged to std::ofstream file("file.txt");
    file.open("file.txt");
    file << "Hello world!\n";
    file.close();// is not necessary because the destructor closes the open file by default
    return 0;
}