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I/O流

C的printf()和scanf()不能处理错误，也不是类型安全的。C++通过流的机制提供了更精良的输入输出方法(但是性能开销也比C方式要高)，流是一种灵活的、面向对象的I/O方法。

ACM输入输出

在笔试的时候，ACM输入输出(即需要自己定义输入与输出)是常见的模式。以下列举常见的用法：

  1. 只有一个或几个输入

    输入样例:

    3 5 7

    模板：

    int a, b, c;
cin >> a >> b >> c;

  2. 先给行数T，再给出T行

    输入样例:

    3
3 5 7
6 8 9
12 9 5

    模板：

    int T;
cin >> T;
while(T--) {
    int a, b, c;
    cin >> a >> b >> c;
    //处理输入
}

  3. 整行读取字符串

    输入样例：

    Hello world

    模板：

    string s;
getline(cin, s);
//处理输入

  4. 读取以逗号分开的字符串

    输入样例：

    one,two,three

    模板：

    string line;
getline(cin, line);
stringstream ss(line);
string token;
while(getline(ss, token, ',')){
    //处理token
}

  5. 构造链表

    #include <iostream>
using namespace std;

struct ListNode{
    int val;
    ListNode* next;
    ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
    ListNode(int x, ListNode* n) : val(x), next(n) {}
}

int main(){
    ListNode *dummy = new ListNode(-1);
    ListNode *pre = dummy;
    ListNod *cur = nullptr;
    int num;
    while(cin>>num){
        cur = new ListNode(num);
        pre->next = cur;
        pre = cur;
    }

    cur = dummy->next;

    while(cur){
        cout<<cur->val<<" ";
        cur = cur->next;
    }

    return 0;
}

  6. 构造二叉树

    #include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>

using namespace std;

//定义树节点
struct TreeNode
{
    int val;
    TreeNode* left;
    TreeNode* right;
    TreeNode():val(0),left(nullptr),right(nullptr){}
    TreeNode(int _val):val(_val),left(nullptr),right(nullptr){}
    TreeNode(int _val,TreeNode* _left,TreeNode* _right):val(0),left(_left),right(_right){}
};

//根据数组生成树
TreeNode* buildTree(const vector<int>& v)
{
    vector<TreeNode*> vTree(v.size(),nullptr);
    TreeNode* root = nullptr;
    for(int i = 0; i < v.size(); i++)
    {
        TreeNode* node = nullptr;
        if(v[i] != -1)
        {
            node = new TreeNode(v[i]);
        }
        vTree[i] = node;
    }
    root = vTree[0];
    for(int i = 0; 2 * i + 2 < v.size(); i++)
    {
        if(vTree[i] != nullptr)
        {
            vTree[i]->left = vTree[2 * i + 1];
            vTree[i]->right = vTree[2 * i + 2];
        }
    }
    return root;
}

//根据二叉树根节点层序遍历并打印
void printBinaryTree(TreeNode* root)
{
    if(root == nullptr) return;
    vector<vector<int>> ans;
    queue<TreeNode*> q;
    q.push(root);
    while(!q.empty())
    {
        int size = q.size();
        vector<int> path;
        for(int i = 0;i<size;i++)
        {
            TreeNode* node = q.front();
            q.pop();
            if(node == nullptr)
            {
                path.push_back(-1);
            }
            else
            {
                path.push_back(node->val);
                q.push(node->left);
                q.push(node->right);
            }
        }
        ans.push_back(path);
    }

    for(int i = 0;i<ans.size();i++)
    {
        for(int j = 0;j<ans[i].size();j++)
        {
            cout << ans[i][j] << " ";
        }
        cout << endl;
    }
    return;
}

int main()
{
    // 验证
    vector<int> v = {4,1,6,0,2,5,7,-1,-1,-1,3,-1,-1,-1,8};
    TreeNode* root = buildTree(v);
    printBinaryTree(root);

    return 0;
}

流的概念

流可以看成是数据的缓冲，cout和cin是C++在std名称空间预定义的流实例。缓冲流不会讲数据立即发送，而是先存储在缓冲区，然后以块的形式发送。非缓冲流则会立即将数据发送至目的地。缓冲的目的通常是为了提高性能。flush()方法可以强制刷新缓冲流的缓冲区。

流 说明
cin 标准输入流
cout 缓冲的标准输出流
cerr 非缓冲的错误输出流

这些流还支持宽字符版本，以w开头：wcin、wcout、wcerr。宽字符用于字符数多于英语的语言，比如中文。

Note

GUI程序通常没有控制台，因此不要假定这些流存在，即便写入了数据，用户也无法看到。

文件流

std::ofstream和std::ifstream分别用于打开文件进行写入和读取。这两个类在<fstream>头文件中定义。

文件流的参数有：

参数 说明
ios_base::app 在末尾追加
ios_base::binary 以二进制模式打开
ios_base::in 从开头开始读取
ios_base::out 从开头开始写入
ios_base::trunc 删除已有数据

ifstream自动包含ios_base::in，ofstream自动包含ios_base::out。且二者会自动关闭底层文件，因此不需要显示调用close()。

文件流的定位

文件流支持定位操作，seekp()和seekg()分别用于定位写入和读取的文件流。位置的类型为std::streampos，偏移量的类型为std::streamoff，两种类型都以字节计数。

预定义的3个位置如下图：

位置 说明
ios_base::beg 流开头
ios_base::end 流末尾
ios_base::cur 流当前位置

定位流

//定位到输出流的开头
std::streampos begPos = outStream.seekp(ios_base::beg);

//定位到输入流的末尾
std::streampos endPos = inStream.seekg(ios_base::end);

tellp()和tellg()分别用于获取写入和读取的文件流的当前位置。

filesystem库

C++17引入了std::filesystem库，用于处理文件系统。

路径

路径可以是绝对的，也可以是相对的：filesystem::path p {"test.txt"}。

可以使用append()函数或者operator+=将字符串拼接到路径中，与平台相关的路径分隔符会自动插入。而concat()函数或operator+=则不会插入分隔符。

基于范围的for循环可以遍历路径的不同组件，比如：

filesystem::path p {R"(C:\Foo\Bar)"};
for(const auto &component: p){
    cout<<component<<endl;>>
}

Windows上的输出如下：

"C:"
"\\"
"Foo"
"Bar"

目录

create_directory()用于创建一个新目录。