C++ Stream详解

一、从C Stream读取

C Stream是C语言中进行标准输入输出操作的方式。C++在继承C语言的同时也继承了这种方式，通过使用C Stream，我们可以向同一个设备中进行不同格式的输入输出。

C++ Stream提供了iostream头文件，通过读写字符序列来执行各种操作。

#include 
using namespace std;

int main() {
   char str[50];

   cout <> str;
   cout << "你输入的字符串是： " << str << endl;

   return 0;
}

以上代码中，我们使用了cin和cout流来进行输入输出。cin用于输入，它会等待用户输入，直到按下回车键后结束输入。cout用于输出，在这个例子中，我们输入一个字符串，然后使用cout输出它。

二、C Stream Reader类

在C++中，我们可以通过定义C Stream Reader类来使用C stream。这一类提供了一个基本的方法，可以读取从流中输入的字符。

以下是一个实现从流中读取的示例代码：

#include 
#include 
#include 

using namespace std;

int main() {
    ifstream myfile("example.txt");
    string line;

    if (myfile.is_open()) {
        while (getline(myfile,line)) {
            cout << line << '\n';
        }
        myfile.close();
    }
    else cout << "无法打开文件";

    return 0;
}

在上面的代码中，我们定义了一个名为myfile的对象，并使用它打开了一个名为”example.txt”的文件。

在程序中，我们使用了ifstream类来进行文件输入，对于这个类，我们还可以使用ofstream类来进行文件输出。

三、C Stream函数

C++ Stream还提供了大量的函数帮助我们进行流操作。常见的流函数包括put、get、write、read、istringstream、ostringstream等。

以下是一个C++ Stream函数的示例代码：

#include 
#include 
#include 

using namespace std;

int main() {
    int x = 5, y = 10, z;
    stringstream ss;

    ss << x << ' ' <> z;
    cout << z <> z;
    cout << z << endl;

    return 0;
}

在上面的代码中，我们使用了stringstream 定义了一个名为ss的对象。然后将一个整型数x和一个空格字符‘ ‘写入到该对象中。接着从该对象中取出两个整数，并分别赋值给变量z，最后将它们输出。

四、C Stream转换JSON

C++ Stream还可以将C++对象转换成JSON字符串。在这个过程中，我们可以使用nlohmann_json库，它是一个基于模板的JSON库，支持C++ 11。

以下是一个将class对象转换成JSON字符串的示例代码：

#include 
#include 
#include 
#include "json.hpp"

using json = nlohmann::json;

class Person {
public:
    Person() {}
    Person(std::string name, int age) : name(name), age(age) {}

    std::string getName() const { return name; }
    void setName(std::string name) { this->name = name; }
    int getAge() const { return age; }
    void setAge(int age) { this->age = age; }

private:
    std::string name;
    int age;
};

int main() {
    Person p("John Doe", 32);

    json j;
    j["name"] = p.getName();
    j["age"] = p.getAge();
    std::string jsonStr = j.dump(4);

    std::cout << jsonStr << std::endl;

    return 0;
}

以上代码中，我们定义了一个Person类和一个名为j的json对象。通过使用j对象将Person对象（p）的数据导入json中，最后使用j.dump(4) 方法将json转换为具有缩进的JSON字符串。

五、C Stream存储

我们可以通过文件将C++对象存储到本地磁盘。使用二进制文件进行存储的优点是文件大小较小，但它们只能在相同的机器上使用，在另一台机器上使用文件可能会出现不兼容的问题。使用文本文件进行存储的优点是它们是可移植的。

以下是一个二进制文件存储的示例代码：

#include 
#include 
#include 

struct Person {
    std::string name;
    int age;
};

int main() {
    std::vector people {
        { "Alice", 22 },
        { "Bob", 31 },
        { "Charlie", 45 }
    };

    std::ofstream file("people.bin", std::ios::binary);
    for (const auto& person : people) {
        file.write(reinterpret_cast(&person), sizeof(Person));
    }

    return 0;
}

以上代码中，我们定义了一个Person结构体和一个人物向量。然后使用文件输出流将people向量中的Person对象存储到一个名为people.bin的文件中。

六、C Stream原理

C++ stream是一个系统级别的类库，使用了一对单向管道，一端为输入，另一端为输出。在输入端，我们可以使用istream来进行各种形式的输入，而在输出端，我们则可以使用ostream进行各种形式的输出。在实际操作中，我们可使用std::cout来进行输出（代替stdout）。在C++ stream内部，它会根据输出缓冲的大小决定何时输出数据。

七、C Stream没有长度

C++ stream没有一个固定的长度，我们可以根据需要动态的分配内存。

以下是一个动态分配内存的示例代码：

#include 
#include 
#include 

class Person {
public:
    Person(const std::string &name, int age) : name(name), age(age) {}

    std::string toString() const {
        std::ostringstream oss;
        oss << "Name: " << name << "; Age: " << age << '\n';
        return oss.str();
    };

private:
    std::string name;
    int age;
};

int main() {
    Person p1("John Doe", 32);
    Person p2("Jane Doe", 28);

    std::ostringstream oss;
    oss << p1.toString() << p2.toString();

    std::cout << oss.str();

    return 0;
}

在上面的代码中，我们使用std::ostringstream顺序地将两个Person对象（p1和p2）的数据保存在内存中。最后，我们使用std::cout将其输出到屏幕上。

八、C Stream限速

C++ Stream支持限速，我们可以使用std::this_thread::sleep_for()函数来对流的流量进行限制。

以下是一个限制文件输出速度的示例代码：

#include 
#include 
#include 
#include 

struct Person {
    std::string name;
    int age;
};

int main() {
    std::vector people {
        { "Alice", 22 },
        { "Bob", 31 },
        { "Charlie", 45 }
    };

    std::ofstream file("people.txt");
    for (const auto& person : people) {
        auto str = person.name + " " + std::to_string(person.age) + "\n";
        file.write(str.c_str(), str.size());
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    }

    return 0;
}

以上代码中，我们使用std::this_thread::sleep_for()函数对文件的输出速率进行限制。每一秒钟输出一条记录。

九、C Stream保存到数据库

C++ Stream 与数据库的结合使用可以让我们轻松地将数据从C++对象导入到数据库中。我们可以使用数据库提供的API，并且可以在C++中使用不同的库来与不同类型的数据库交互。

以下是一个使用sqlite3数据库进行操作的示例代码：

#include 
#include 
#include 
#include 

struct Person {
    std::string name;
    int age;
};

int main(int argc, char* argv[]) {
    std::vector people{
        {"Alice", 22},
        {"Bob", 31},
        {"Charlie", 45}
    };

    sqlite3* db;
    char* errMsg;
    int rc = sqlite3_open("test.db", &db);
    if (rc != SQLITE_OK) {
        std::cerr << "无法打开数据库: " << sqlite3_errmsg(db) << '\n';
        sqlite3_close(db);
        return -1;
    }

    rc = sqlite3_exec(db, "CREATE TABLE IF NOT EXISTS people(name TEXT, age INT)", nullptr, nullptr, &errMsg);
    if (rc != SQLITE_OK) {
        std::cerr << "无法执行语句： " << errMsg << '\n';
        sqlite3_free(errMsg);
        sqlite3_close(db);
        return -1;
    }

    for (const auto& person : people) {
        std::string sql = "INSERT INTO people VALUES('" + person.name + "', " + std::to_string(person.age) + ")";
        rc = sqlite3_exec(db, sql.c_str(), nullptr, nullptr, &errMsg);
        if (rc != SQLITE_OK) {
            std::cerr << "无法执行语句： " << errMsg << '\n';
            sqlite3_free(errMsg);
            sqlite3_close(db);
            return -1;
        }
    }

    sqlite3_close(db);
    return 0;
}

以上代码中，我们使用了sqlite3开源数据库与C++ Stream进行交互。在程序中，我们创建了一个名为People的std::vector可以从中导入数据。然后使用sqlite3库在一个名为test.db的数据库中创建了一个名为people的表，并将people向量中的Person对象插入到该表中。

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