C++iostream詳解

一、iostream簡介

iostream是C++標準庫中的重要組成部分，用於在C++程序中進行輸入輸出操作。其中，i代表輸入，o代表輸出，而stream代表了數據流。它是面向對象的，內置了一些底層操作，使得我們可以更方便地進行文件和控制台的輸入輸出操作。

二、iostream的基礎操作

iostream底層使用了緩存機制，所以我們需要使用flush來將緩存中的數據輸出到終端中，同時為了保證終端窗口中數據的雙向通信，需要在每次輸出完畢後使用endl來結束一行語句並刷新緩存。

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
  int num = 125;
  cout << "num的值為：" << num << endl;
  cout <> in_num;
  cout << "輸入的整數是：" << in_num << endl;
  return 0;
} 

三、iostream的高級操作

iostream還支持對文件操作的輸入輸出。我們可以利用fstream頭文件中的ifstream和ofstream來分別實現文件的讀取和輸出。在打開文件時，需要使用open()函數將文件名和打開方式一起傳入。讀取文件時，使用getline()函數可以逐行讀取文件中的內容。

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
int main()
{
  ofstream outfile;
  outfile.open("test.txt", ios::out);
  outfile << "hello world!" << endl;
  outfile.close();
  ifstream infile;
  infile.open("test.txt", ios::in);
  string s;
  if(infile.is_open()){
    while(getline(infile, s)){
      cout << s << endl;
    }
  }
  infile.close();
  return 0;
}

四、iostream的格式化操作

iostream支持多種格式化操作，如setw()函數可以設置輸出數據欄位的寬度，setprecision()函數可以設置輸出小數的精度等。

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;
int main()
{
  double pi = 3.1415926535;
  cout << "不設置精度：" << pi << endl;
  cout << "設置精度為3：" << setprecision(3) << pi << endl;
  cout << "欄位寬度為10：" << setw(10) << pi << endl;
  return 0;
}

五、iostream的異常處理

iostream能夠捕獲並處理輸入輸出的異常。例如，如果我們想要輸入一個整數，但用戶輸入了一個非法字元，則會拋出異常並終止程序。我們可以使用try-catch語句來處理異常，並將程序的控制權交還給用戶。

#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;
int main()
{
  try{
    int num;
    cout <> num;
    cout << "輸入的整數是：" << num << endl;
  } catch(ios_base::failure &ex){
    cout << "輸入的不是整數！" << endl;
  }
  return 0;
}

六、iostream的運算符重載

我們可以在自己的類中重載iostream的輸入輸出運算符，實現對象在控制台中的輸入輸出。例如，我們可以在一個名為Score的類中重載運算符<>，以實現該類在控制台中的輸入輸出。

#include <iostream>
using namespace std;
class Score{
  public:
    Score(){}
    Score(int a, int b){
      math = a;
      english = b;
    }
    friend ostream& operator<<(ostream& os, Score& sc)
    {
        os << "Math: " << sc.math << " English: " <>(istream& is, Score& sc)
    {
        cout<> sc.math >> sc.english; 
        return is;
    }
  private:
    int math;
    int english;
};
int main()
{
  Score x;
  cin >> x;
  cout << x << endl;
  return 0;
}

七、iostream的綜合運用

下面是一份iostream的綜合運用代碼示例，包括了文件寫入、讀取、格式化輸出等內容。程序將讀取txt文件中的成績單信息，並將每個學生的平均分輸出到txt文件中。我們同時還可以看到如何使用點操作符、異常處理和重載運算符等高級特性。

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <iomanip>
using namespace std;
class Student{
  public:
    string name;
    int math, english;
    Student(){}
    Student(string n, int m, int e){
      name = n;
      math = m;
      english = e;
      average = (m + e) / 2;
    }
    double getAverage(){
        return average;
    }
    friend ostream& operator<<(ostream& os, Student& sc)
    {
        os << setw(10) << sc.name;
        os << setw(8) << sc.math;
        os << setw(8) << sc.english;
        os << setw(10) << setprecision(3) << sc.average <>(istream& is, Student& sc)
    {
        is >> sc.name >> sc.math >> sc.english;
        if (is.fail()) {
            throw ios_base::failure("無效的輸入！");
        }
        sc.average = (sc.math + sc.english) / 2.0;
        return is;
    }
  private:
    double average;
};
int main()
{
  ifstream infile;
  infile.open("grades.txt", ios::in);
  ofstream outfile;
  outfile.open("result.txt", ios::out | ios::trunc);
  outfile << "name\t math\t english\t avg" <> s){
    try{
      outfile << s;
    } catch (const ios_base::failure &ex){
      cerr << ex.what() << endl;
    }
  }
  outfile.close();
  infile.close();
  return 0;
}