C++的iostream标准库介绍以及对左移与右移运算符的重载
c++ IOStream
c语言的标准输入输出库是stdio.h是一个函数库而不是类库。
其中包括了我们最常使用的scanf printf都是一些独立的全局函数，因为C语言是不支持类的。
c++的标准输入输出库iostream是一个类库，以类的形式组织，使用该库中的类要先引用命名空间：using nam espace std;最常使用的是cin和cout，这两个都是对象，cin是istream类的对象，cout是ostream类的对象，而输入的cin>>与输出时的cout<<中的左移<<与右移>>分别是istream类与ostream类的操作符重载。
iostream库里面创建了3个标准流对象：1cin表示标准输入的istream对象，cin可以使我们从设备读取数据。
2cout表示标准输出的ostream对象，cout可以使我们向设备写入数据。
3cerr表示标准错误的ostream对象，cerr是导出程序错误消息的地方，只能向屏幕设备写数据。
标准的流对象都有默认的设备：cout<<data;cout默认的设备是显示器缓冲区。
cin>>data;cin默认的设备是键盘缓冲区。
iostream库由以下几个库组成：fstream,iom ainip,ios,iosfwd,iostream,istream,ostream, sstream,stream buf,strstream。
istream用来访问操作系统的输入流，ostream访问操作系统的输出流，iostream同时继承了这两个类。
在ostream类中，重载了许多的左移<<操作符，对每种基本数据类型都做了重载，比如&ostream operator<<(ostream&tem p,int source);&ostream operator<<(ostream&tem p,char source);&ostream operator<<(ostream&tem p,char*source);由于以上重载返回的数据类型都是ostream的引用，ostream又可以作为左值，所以可以实现iostream库不仅支持终端设备的输入输出，还支持文件的输入输出，和文件有关的输入输出类声明在fstream头文件中，有三个类负责文件的输入输出1)ifstream类:从istream类派生。
C++基础系列——运算符重载
C++基础系列——运算符重载1. 运算符重载简介所谓重载，就是赋予新的含义。
函数重载（Function Overloading）可以让⼀个函数名有多种功能，在不同情况下进⾏不同的操作。
同样运算符重载（Operator Overloading）可以让同⼀个运算符可以有不同的功能。
可以对 int、float、string 等不同类型数据进⾏操作<< 既是位移运算符，⼜可以配合 cout 向控制台输出数据也可以⾃定义运算符重载：class Complex{public:Complex();Complex(double real, double imag);Complex operator+(const Complex &a) const;void display() const;private:double m_real;double m_imag;};// ...// 实现运算符重载Complex Complex::operator+(const Complex &A) const{Complex B;B.m_real = this->m_real + A.m_real;B.m_imag = this -> m_imag + A.m_imag;return B;// return Complex(this->m_real + A.m_real, this->m_imag + A.m_imag);}int main(){Complex c1(4.3, 5.8);Complex c2(2.7, 3.7);Complex c3;c3 = c1 + c2; // 运算符重载c3.display();return 0;}运算结果7 + 9.5i运算符重载其实就是定义⼀个函数，在函数体内实现想要的功能，当⽤到该运算符时，编译器会⾃动调⽤这个函数，它本质上是函数重载。
c语言左移和右移的运算规则
C语言左移和右移的运算规则1.引言在C语言中，左移和右移是两种常见的位操作运算符。
它们可以对一个整数进行位级操作，实现快速的乘法和除法运算。
本文将详细介绍C语言中左移和右移的运算规则。
2.左移操作左移操作符用`<<`表示，可以将一个二进制数向左移动指定的位数。
左移操作的运算规则如下：-左移n位相当于乘以2^n，即将待操作数的每一位都向左移动n位，并在右侧补充n个0。
下面是一个示例：i n ta=5;//二进制表示为00000101i n tb=a<<2;//将a左移2位执行上述代码后，变量`b`的值为20。
这是因为，将5左移2位相当于将二进制数`00000101`向左移动2位，得到`00010100`，对应的十进制数为20。
3.右移操作右移操作符用`>>`表示，可以将一个二进制数向右移动指定的位数。
右移操作的运算规则如下：-对于无符号数，右移n位相当于除以2^n，即将待操作数的每一位都向右移动n位，并且舍弃右侧的n位。
-对于有符号数，右移n位需要注意符号位的处理。
如果待操作数为正数，则右移n位相当于除以2^n；如果待操作数为负数，则在右移的过程中，保持符号位不变，并在左侧填充n个1。
下面是一个示例：i n ta=20;//二进制表示为00010100i n tb=a>>2;//将a右移2位执行上述代码后，变量`b`的值为5。
这是因为，将20右移2位相当于将二进制数`00010100`向右移动2位，得到`00000101`，对应的十进制数为5。
4.左移和右移的应用左移和右移在实际编程中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：-位运算：通过左移和右移操作，可以对二进制数据进行快速的位级操作，如提取指定位、设置某一位等。
-乘法和除法的替代：左移操作相当于对一个数进行乘以2的幂次方的运算，右移操作相当于对一个数进行除以2的幂次方的运算。
在一些场景下，采用位移操作代替乘除法可以提高程序的运行效率。
c语言iostream用法
C语言中没有iostream这个库，iostream是C++中的输入输出流库。
如果您想在C++中使用iostream库，请使用以下代码：```C++#include <iostream>using namespace std;int main() {cout << "Hello, World!" << endl;return 0;}```在上面的代码中，`cout`和`endl`都是iostream库中的对象和函数。
`cout`用于输出信息到控制台，而`endl`则表示换行并刷新输出缓冲区。
您可以通过重载`<<`和`>>`运算符来实现自定义类型的输入输出操作。
例如，下面的代码可以实现自定义类型`Person`的输入输出：```C++#include <iostream>using namespace std;class Person {string name;int age;public:Person(string n, int a) : name(n), age(a) {}friend ostream& operator<<(ostream& os, const Person& p) {os << "Name: " << << ", Age: " << p.age << endl;return os;}friend istream& operator>>(istream& is, Person& p) {cout << "Enter name and age: ";is >> >> p.age;return is;}};int main() {Person p("John Doe", 25);cout << p;Person q("", 0);cin >> q;cout << q;return 0;}```在上面的代码中，我们使用了`friend`关键字来声明`operator<<`和`operator>>`为`Person`类的友元函数，这样就可以直接访问`Person`类的私有成员变量了。
可以重载的运算符
可以重载的运算符随着程序设计语言的发展，越来越多的重载运算符的机会出现。
通过重载运算符，可以方便地对自定义类型进行操作，并提高代码的可读性和可维护性。
以下是一些可以重载的运算符：1. 一元运算符：重载一元运算符可以改变一个对象的状态或值。
常见的一元运算符包括：+（正号）、-（负号）、*（指针）、&（取地址符）、~（按位取反）等。
2. 二元运算符：重载二元运算符可以改变两个对象之间的运算方式。
常见的二元运算符包括：+（加号）、-（减号）、*（乘号）、/（除号）等。
在C++中，还可以重载操作符用于比较操作，如==、!=、<=、>=等。
3. 赋值运算符：重载赋值运算符可以对自定义类型进行赋值操作。
默认的赋值运算符只是简单地复制对象的值，而且会存在浅拷贝和深拷贝的问题。
4. 下标运算符：重载下标运算符可以通过对象数组形式来访问对象中的元素。
这种运算符对于自定义容器和数据结构非常有用。
5. 函数调用运算符：重载函数调用运算符可以让对象具有函数行为。
通过这种方式，可以实现自定义类型的函数调用和参数传递。
6. 前置/后置增量运算符：重载前置/后置增量运算符可以使得对象的值增加或减少。
前置增量运算符在对象的值被使用之前首先递增对象的值，而后置增量运算符在对象的值被使用后递增对象的值。
7. 强制类型转换运算符：重载强制类型转换运算符可以将自定义类型转换为其他数据类型，例如将一个类的对象转换为bool值或整数值等。
通过重载运算符，可以轻松地实现自定义类型的强类型检查和操作。
但是，在重载运算符时应该注意保持一致性和正确性，以确保代码的正确性和可维护性。
c++标准库手册
c++标准库手册《C标准库手册》一、前言C标准库是C语言中一个非常重要的组成部分，它提供了一组丰富的标准库函数和数据类型，用于支持各种开发需求。
掌握C标准库的使用是C语言开发者必须具备的基本技能之一。
本手册旨在帮助开发者更好地理解和使用C标准库，提高开发效率和质量。
二、C标准库概述C标准库是C语言标准（C99及以后版本）中规定的一部分函数和数据类型，由C语言编译器实现提供。
它包括了一系列常用的数学函数、字符串处理函数、内存管理函数、文件I/O函数等，涵盖了大多数开发场景。
开发者可以通过头文件中的函数声明，使用标准库函数来完成各种任务。
三、C标准库函数使用说明本手册将按照字母顺序对C标准库中的函数进行分类，详细介绍每个函数的参数、返回值、使用场景和注意事项。
以下是一些常见的库函数的示例：1. printf()：格式化输出函数，用于将格式化的数据输出到终端或文件中。
2. scanf()：格式化输入函数，用于从终端或文件中读取格式化的数据。
3. strlen()：计算字符串长度函数，用于获取字符串的长度。
4. memset()：初始化内存函数，用于将内存区域设置为指定值。
5. malloc()/free()：内存分配/释放函数，用于动态分配和释放内存空间。
6. fopen()/fclose()：文件打开/关闭函数，用于打开和关闭文件。
每个函数的具体使用方法可以参考相关文档或手册。
在使用库函数时，需要注意函数的参数类型和返回值，以及函数的调用顺序和上下文环境。
四、常见问题解答在使用C标准库的过程中，开发者可能会遇到各种各样的问题。
本节将收集并解答一些常见的问题，帮助开发者解决在使用库函数时可能遇到的困惑。
例如：1. 如何使用标准库中的某个函数？2. 某个函数的参数是什么意思？3. 为什么使用某个库函数会导致程序崩溃？4. 如何避免内存泄漏？五、注意事项在使用C标准库时，有一些注意事项需要开发者特别关注。
c 标准库 的介绍
Rust语言的标准库也提供了与C标准 库的交互。通过Rust的FFI（Foreign Function Interface）机制，Rust程 序可以调用C的函数，反之亦然。
03
Java
虽然Java并不直接支持C标准库，但 Java提供了JNI（Java Native Interface）机制，让Java程序可以调 用C/C的函数。JNI需要编写C/C的 “native”方法，这些方法可以与 Java程序进行交互。
等）、网络编程（socket、bind等）。
06
CATALOGUE
C标准库与其他库的对比与整合
与其他C库的对比
01
GNU C库（glibc）
这是在Linux系统下最常见的C库。它包含了大部分POSIX标准所要求的
函数，并且提供了许多Linux特有的函数。
02
musl
这是一个轻量级的C库，主要用于嵌入式系统和某些对内存使用有严格
VS
详细描述
C标准库中的数学库（math.h）包含了一 系列的数学函数，可以用于进行各种数学 计算。这些函数包括三角函数（sine、 cosine、tangent等）、指数函数（exp 、log等）、对数函数（logarithm）等 。
文件操作
总结词
C标准库提供了用于文件操作的函数 ，如打开文件、读取文件、写入文件 等。
函数可以将时间转化为本地时间，mktime()函数可以将本地时间转化为UTC时间。
另外，还有一些函数可以用于处理日期和时间的关系，如`difftime()`函数可以计 算两个时间之间的差值，`strftime()`函数可以根据指定的格式化字符串将时间转 化为字符串等。
随机数生成函数
stdlib.h头文件中包含了一系列用于生成随机数的函数，如rand()函数可以生成一个在[0, RAND_MAX]范围内的随机整数，srand()函数可以设置随
C++(iostream)头文件说明
在C++中，有一个stream这个类，所有的I/O都以这个“流”类为基础的，包括我们要认识的I/O文件，stream这个类有两个重要的运算符：1、插入器(<<)向流输出数据。
比如说系统有一个默认的标准输出流(cout)，一般情况下就是指的显示器，所以，cout<<"Write Stdout"<<'n';就表示把字符串"Write Stdout"和换行字符('n')输出到标准输出流。
2、析取器(>>)从流中输入数据。
比如说系统有一个默认的标准输入流(cin)，一般情况下就是指的键盘，所以，cin>>x;就表示从标准输入流中读取一个指定类型(即变量x的类型)的数据。
在C++中，对文件的操作是通过stream的子类fstream(file stream)来实现的，所以，要用这种方式操作文件，就必须加入头文件fstream.h。
下面就把此类的文件操作过程一一道来。
一、打开文件在fstream类中，有一个成员函数open()，就是用来打开文件的，其原型是：void open(const char* filename,int mode,int access);参数：filename：要打开的文件名mode：要打开文件的方式access：打开文件的属性打开文件的方式在类ios(是所有流式I/O类的基类)中定义，常用的值如下：ios::app：以追加的方式打开文件ios::ate：文件打开后定位到文件尾，ios:app就包含有此属性ios::binary：以二进制方式打开文件，缺省的方式是文本方式。
两种方式的区别见前文ios::in：文件以输入方式打开ios::out：文件以输出方式打开ios::nocreate：不建立文件，所以文件不存在时打开失败ios::noreplace：不覆盖文件，所以打开文件时如果文件存在失败ios::trunc：如果文件存在，把文件长度设为0可以用“或”把以上属性连接起来，如ios::out|ios::binary// 注：现在C++标准库不支持nocreate和noreplace，以前的旧版本可以用.打开文件的属性取值是：0：普通文件，打开访问1：只读文件2：隐含文件4：系统文件可以用“或”或者“+”把以上属性连接起来，如3或1|2就是以只读和隐含属性文件。
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我们从一开始就一直在利用C++的输入输出在做着各种练习,输入输出是由iostream库提供的,所以讨论此标准库是有必要的,它与C语言的stdio库不同,它从一开始就是用多重继承与虚拟继承实现的面向对象的层次结构,作为一个c++的标准库组件提供给程序员使用。
iostream为内置类型类型对象提供了输入输出支持,同时也支持文件的输入输出,类的设计者可以通过对iostream库的扩展,来支持自定义类型的输入输出操作。
为什么说要扩展才能提供支持呢?我们来一个示例。
C++ 代码#include#include <iostream>using namespace std;class Test{public:Test(int a=0,int b=0){Test::a=a;Test::b=b;}int a;int b;};int main(){Test t(100,50);printf("%???",t);//不明确的输出格式scanf("%???",t);//不明确的输入格式cout<//同样不够明确cin>>t;//同样不够明确system("pause");}由于自定义类的特殊性,在上面的代码中,无论你使用c风格的输入输出,或者是c++的输入输出都不是不明确的一个表示,由于c语言没有运算符重载机制,导致stdio库的不可扩充性,让我们无法让printf()和scanf()支持对自定义类对象的扩充识别,而c++是可以通过运算符重载机制扩充iostream库的,使系统能能够识别自定义类型,从而让输入输出明确的知道他们该干什么,格式是什么。
在上例中我们之所以用printf与cout进行对比目的是为了告诉大家,C与C++处理输入输出的根本不同,我们从c远的输入输出可以很明显看出是函数调用方式,而c++的则是对象模式,cout和cin是ostream类和istream类的对象。
C++中的iostream库主要包含下图所示的几个头文件:我们所熟悉的输入输出操作分别是由istream(输入流)和ostream(输出流)这两个类提供的,为了允许双向的输入/输出,由istream和ostream派生出了iostream类。
类的继承关系见下图:iostream库定义了以下三个标准流对象:1.cin,表示标准输入(standard input)的istream类对象。
cin使我们可以从设备读如数据。
2.cout,表示标准输出(standard output)的ostream类对象。
cout使我们可以向设备输出或者写数据。
3.cerr,表示标准错误(standard error)的osttream类对象。
cerr是导出程序错误消息的地方,它只能允许向屏幕设备写数据。
输出主要由重载的左移操作符(<<)来完成,输入主要由重载的右移操作符(>>)完成。
>>a表示将数据放入a对象中。
<这些标准的流对象都有默认的所对应的设备,见下表:图中的意思表明cin对象的默认输入设备是键盘,cout对象的默认输出设备是显示器屏幕。
那么原理上C++有是如何利用cin/cout对象与左移和右移运算符重载来实现输入输出的呢?下面我们以输出为例,说明其实现原理:cout是ostream类的对象,因为它所指向的是标准设备(显示器屏幕),所以它在iostream头文件中作为全局对象进行定义。
ostream cout(stdout);//其默认指向的C中的标准设备名,作为其构造函数的参数使用。
在iostream.h头文件中,ostream类对应每个基本数据类型都有其友元函数对左移操作符进行了友元函数的重载。
ostream& operator<<(ostream &temp,int source);ostream& operator<<(ostream &temp,char *ps);。
等等一句输出语句:cout<<"";,事实上调用的就是ostream& operator<<(ostream &temp,char *ps);这个运算符重载函数,由于返回的是流对象的引用,引用可以作为左值使用,所以当程序中有类似cout<<""<<"中国软件开发实验室";这样的语句出现的时候,就能够构成连续输出。
由于iostream库不光支持对象的输入输出,同时也支持文件流的输入输出,所以在详细讲解左移与右移运算符重载只前,我们有必要先对文件的输入输出以及输入输出的控制符有所了解。
和文件有关系的输入输出类主要在fstream.h这个头文件中被定义,在这个头文件中主要被定义了三个类,由这三个类控制对文件的各种输入输出操作,他们分别是ifstream、ofstream、fstream,其中fstream类是由iostream类派生而来,他们之间的继承关系见下图所示。
由于文件设备并不像显示器屏幕与键盘那样是标准默认设备,所以它在fstream.h头文件中是没有像cout那样预先定义的全局对象,所以我们必须自己定义一个该类的对象,我们要以文件作为设备向文件输出信息(也就是向文件写数据),那么就应该使用ofstream类。
ofstream类的默认构造函数原形为:ofstream::ofstream(const char *filename,int mode = ios::out,int openprot = filebuf::openprot);filename: 要打开的文件名mode: 要打开文件的方式prot: 打开文件的属性其中mode和openprot这两个参数的可选项表见下表:mode属性表ios::app: 以追加的方式打开文件ios::ate: 文件打开后定位到文件尾,ios:app就包含有此属性ios::binary: 以二进制方式打开文件,缺省的方式是文本方式。
两种方式的区别见前文ios::in: 文件以输入方式打开ios::out: 文件以输出方式打开ios::trunc: 如果文件存在,把文件长度设为0可以用“或”把以上属性连接起来,如ios::out|ios::binary。
openprot属性表:0:普通文件,打开访问1:只读文件2:隐含文件4:系统文件可以用“或”或者“+”把以上属性连接起来 ,如3或1|2就是以只读和隐含属性打开文件。
示例代码如下:C++ 代码#include <fstream>using namespace std;int main(){ofstream myfile("c:\\1.txt",ios::out|ios::trunc,0);myfile<<"中国软件开发实验室"< myfile.close()system("pause");}文件使用完后可以使用close成员函数关闭文件。
ios::app为追加模式,在使用追加模式的时候同时进行文件状态的判断是一个比较好的习惯。
示例如下:C++ 代码#include <iostream>#include <fstream>using namespace std;int main(){ofstream myfile("c:\\1.txt",ios::app,0);if(!myfile)//或者写成myfile.fail(){cout<<"文件打开失败,目标文件状态可能为只读!";system("pause");exit(1);}myfile<<"中国软件开发实验室"< myfile.close();在定义ifstream和ofstream类对象的时候,我们也可以不指定文件。
以后可以通过成员函数open()显式的把一个文件连接到一个类对象上。
例如:C++ 代码#include <iostream>#include <fstream>using namespace std;int main(){ofstream myfile;myfile.open("c:\\1.txt",ios::out|ios::app,0);if(!myfile)//或者写成myfile.fail(){cout<<"文件创建失败,磁盘不可写或者文件为只读!";system("pause");exit(1);}myfile<<"中国软件开发实验室"< myfile.close();}下面我们来看一下是如何利用ifstream类对象,将文件中的数据读取出来,然后再输出到标准设备中的例子。
代码如下:C++ 代码#include <iostream>#include <fstream>#include <string>using namespace std;int main(){ifstream myfile;myfile.open("c:\\1.txt",ios::in,0);if(!myfile){cout<<"文件读错误";system("pause");exit(1);}char ch;string content;while(myfile.get(ch)){content+=ch;cout.put(ch);//cout<myfile.close();cout< system("pause");}上例中,我们利用成员函数get(),逐一的读取文件中的有效字符,再利用put()成员函数,将文件中的数据通过循环逐一输出到标准设备(屏幕)上,get()成员函数会在文件读到默尾的时候返回假值,所以我们可以利用它的这个特性作为while循环的终止条件,我们同时也在上例中引入了C++风格的字符串类型string,在循环读取的时候逐一保存到content中,要使用string类型,必须包含string.h的头文件。
我们在简单介绍过ofstream类和ifstream类后,我们再来看一下fstream 类,fstream类是由iostream派生而来,fstream类对象可以同对文件进行读写操作。