IO流的简单介绍
（PS：这得学好，不然到Linux那边会蒙，还是得重新学）
什么是IO流？
C++ IO流（Input/Output Stream） 是C++标准库中用于处理输入和输出操作的核心机制，通过“流”（数据的有序序列）的抽象概念，实现数据在程序与外部设备（如键盘、屏幕、文件等）之间的传输。
核心本质：
- 流的抽象：将数据传输过程模拟为“水流”，数据从“源”（如文件、键盘）流向程序（输入流），或从程序流向“目的地”（如屏幕、文件）（输出流）。
- 设备无关性：无论操作的是键盘、屏幕还是文件，都使用统一的接口（如 << 、 >> 运算符），无需因设备不同修改核心代码。
在此之前，我们先来了解一些关于C语言的IO（printf,scanf）
scanf(): 从标准输入设备(键盘)读取数据，并将值存放在变量中。
printf(): 将指定的文字/字符串输出到标准输出设备(屏幕)
其中，在它们进行数据的输送的过程中，并不是已经发过去的，而是通过输入/输出缓冲区来进行传输的！
为什么要有缓冲区呢？
平衡高速CPU与低速I/O设备（如磁盘、键盘、显示器）的速度差异，减少I/O操作次数，从而提升程序整体效率。
屏蔽掉低级I/O的实现：低级I/O的实现依赖操作系统本身内核的实现，所以如果能够屏蔽这部分的差异，可以很容易写出可移植的程序。
可以使用这部分的内容实现“行”读取的行为，计算机中没有行的概念的，这个缓存区就充当了行的条件，当读完缓冲区里面的内容，就当作一行。具体的优势：
其具体作用可分为以下3点：（先了解，后面我们讲解Linux的时候会具体讲解的，到时候就会更加理解下面的意思的！）
1. 降低硬件操作开销：I/O设备（尤其是磁盘）的单次读写操作存在固定“启动成本”（如磁头寻道、电机转动）。缓冲器会先暂存数据，积累到一定量后再一次性与设备交互，大幅减少操作次数，降低硬件资源消耗。2. 减少CPU等待时间：若没有缓冲，CPU每次执行I/O操作时都需等待设备响应（“阻塞等待”），导致CPU资源闲置。有缓冲时，CPU只需将数据写入/读取到缓冲器（高速内存操作），即可继续执行其他任务，后续由操作系统或硬件自行完成缓冲器与I/O设备的同步。
3. 优化数据传输效率：多数I/O设备（如网络、磁盘）更适合“批量传输”而非“字节级传输”。缓冲器能将零散的小数据块整合为连续的大数据块，匹配设备的传输特性，减少数据传输中的冗余开销。
流的特性
有序连续、具有方向性
eg:C++中，我们从键盘输入数据，显示器上显示出来，这也是一种流。
C++IO流
C++中，有专门的流的库，即IO流
1. 头文件 <ios>
- 核心类： ios_base 、 ios- 作用：提供IO流的基础类和状态管理功能（如格式标志、错误状态等），是其他IO流类的基类，不直接用于普通IO操作，主要为上层类提供底层支持。
2. 头文件 <istream>
- 核心类： istream- 作用：定义输入流的接口，提供从流中读取数据的功能， cin 是其常用对象（用于标准输入，如键盘输入）。
3. 头文件 <iostream>
- 核心类： iostream （由 istream 和 ostream 派生）- 作用：同时支持输入和输出操作，整合了 <istream> 和 <ostream> 的功能。常用对象有 cin （输入）、 cout （标准输出，如屏幕打印）、 cerr （标准错误输出，无缓冲）、 clog （标准错误输出，有缓冲）。
4. 头文件 <fstream>
- 核心类： ifstream （文件输入流）、 ofstream （文件输出流）、 fstream （文件读写流）、 filebuf- 作用：用于文件的输入输出操作，支持对磁盘文件的读取、写入和修改。例如， ifstream 可打开文件并读取内容， ofstream 可创建或覆盖文件并写入内容。
5. 头文件 <sstream>
- 核心类： istringstream （字符串输入流）、 ostringstream （字符串输出流）、 stringstream （字符串读写流）、 stringbuf- 作用：用于字符串的输入输出操作，可将字符串当作流来处理，实现字符串与其他类型数据的转换（如将字符串中的数字提取为整数）。
ps:
1.在使用时候必须要包含文件并引入std标准命名空间
2.cin:标准输入：即程序代码->硬件设备
3.cout标准输出：即硬件设备->程序代码。
4.cout、cerr、clog是ostream类的三个不同的对象，因此这三个对象现在基本没有区别，只是应用场景不同
5.cin的特性：cin为缓冲流。键盘输入的数据保存在缓冲区中，当要提取时，是从缓冲区中拿。如果一次输入过多，会留在那儿慢慢用，如果输入错了，必须在回车之前修改，如果回车键按下就无法挽回了。只有把输入缓冲区中的数据取完后，才要求输入新的数据。（这就是为什么我们在输入数据没按下回车时，它会阻塞住，即在缓冲区那里阻塞住）。
6.输入的数据类型必须与要提取的数据类型一致，否则出错
证明：
ps:大概了解一下：状态：goodbit,eofbit,failbit,badbit
7.空格和回车都可以作为数据之间的分格符
但是，对于字符串的话，我们无法使用cin了，因为字符串我们无法判断空格是字符还是分隔符。所以我们一般不用这个
那么我们会使用哪个呢？
单字符：cin(跳过前导的空格，回车，读取第一个非空白字符),cin.get()（读取输入缓冲区中的第一个字符，包括空格，回车）
含空格字符串：getline(cin,str)(包<string>头文件)(会读取一整行内容，包括空格，一直到遇到回车为止)
8.cin和cout可以直接输入和输出内置类型数据，原因：标准库已经将所有内置类型的输入和
输出全部重载了
9.自定义类型数据需要自己重载。
看看我们写OJ的时候，
对于IO类型的算法，一般都需要循环输入：
输出：严格按照题目的要求进行，多一个少一个空格都不行
它在汇编那里实质上也调了三个operator（）;
调用的是operator>>，返回值是istream类型的对象，那么这里可以做逻辑条件值，源自于istream的对象又调用了operator bool，operator bool调用时如果接收流失败，或者有结束标志，则返回false。
文件IO
文件内容的数据格式分为二进制文件和文本文件
步骤：
1. 定义一个文件流对象
ifstream ifile(只输入用)
ofstream ofile(只输出用)
fstream iofile(既输入又输出用) 2. 使用文件流对象的成员函数打开一个磁盘文件，使得文件流对象和磁盘文件之间建立联系 3. 使用提取和插入运算符对文件进行读写操作，或使用成员函数进行读写4. 关闭文件
fwrite:二进制读写
当在文件中建好的时候，打开发现是一串我们看不懂的字符，内存中与文件中的表达式是不一样的，内存中是以12字节存储的，而且存的是补码。
fputs：以字符串读写
用这个接口，打开文件时就可以正常看懂了。
atoi
字符串转整形
to_string
整形转字符串，头文件string
ofstream
从文件写数据
注意：
这里如果用string的话会坑：
1. 字符数组（ char[] ）的“安全”性
字符数组是把字符串的每个字符直接存在数组里（类似“把内容装在盒子里”）。不管字符串多长，数据本身都“老老实实”存在数组的内存空间中。所以进程 A 把字符数组的内容写出去，进程 B 读的时候，能直接拿到“实实在在的字符串内容”。
2. string （C++ 标准库的字符串类）的“特殊”存储
string 内部不是简单地把所有字符存在自己的“小盒子”里：
- 当字符串比较短时（不同编译器/环境有差异，比如 Linux 和 Windows 表现不同）， string 可能会用“内部缓冲区”直接存字符（类似字符数组的行为）。- 但当字符串比较长时， string 会“偷懒”：它不在自己的内存里存所有字符，而是只存一个“指针”，指向另一片内存（堆上）里真正的字符串内容。
3. 进程间二进制读写的“矛盾点”
进程是相互独立的内存空间（一个进程的“地址”，在另一个进程里是“无效地址”）。
如果用 string 做进程间二进制读写：
- 你写出去的，其实是 string 内部的“指针”（以及一些辅助信息），不是真正的字符串内容。- 另一个进程读的时候，拿到的是“上一个进程里的指针”，但这个指针在自己的内存空间里根本无效，就像“拿着别人家里的钥匙开自己家的门”，完全读不出正确内容——这就是所谓“相当于内存指针出问题了”。
4. 结论：二进制读写别用 string 直接传
如果要在进程间传递字符串的二进制数据，不能直接用 std::string 或 string 类对象来读写。因为它存的“指针”在跨进程时毫无意义，应该用**字符数组（ char[] ）**或者“手动管理的连续内存”来存储字符串内容，再进行进程间传输。
ifstream
从文件读数据
总结：
特性 ifstream ofstream 核心功能 从文件读数据 向文件写数据 默认打开模式 ios::in（读取） ios::out （写入，覆盖原文件） 典型使用场景 读取配置文件、日志文件内容等 生成日志、保存计算结果等 操作符使用 用 >> 读数据 用 << 写数据
istringstream
头文件#include<sstream>
字符串输入流类，用于从字符串中提取数据
区别：
工具 操作对象 核心能力 istringstream 字符串 从字符串中提取多类型数据 cin 标准输入（控制台） 从控制台提取数据 ifstream 文件 从文件中提取数据
ostringstream
头文件#include<sstream>
字符串输出流类，用于向字符串写入（拼接）数据。
stringstream
头文件#include<sstream>
在C语言中，如果想要将一个整形变量的数据转化为字符串格式，如何去做？
1. 使用itoa()函数:
2. 使用sprintf()函数
但是两个函数在转化时，都得需要先给出保存结果的空间，那空间要给多大呢，就不太好界定，而且转化格式不匹配时，可能还会得到错误的结果甚至程序崩溃
特性：stringstream结合了上面istringstream和ostringstream的特性。
所以它也可以进行字符串拼接，拆分。
另外，它还可以进行数据类型转化（字符串转整数）
1.stringstream实际是在其底层维护了一个string类型的对象用来保存结果。
2. 多次数据类型转化时，一定要用clear()来清空，才能正确转化，但clear()不会将stringstream底层的string对象清空。
3. 可以使用s. str("")方法将底层string对象设置为""空字符串。
4. 可以使用s.str()将让stringstream返回其底层的string对象。
5. stringstream使用string类对象代替字符数组，可以避免缓冲区溢出的危险，而且其会对参
数类型进行推演，不需要格式化控制，也不会出现格式化失败的风险，因此使用更方便，更安全。
好了，关于IO的简单了解就到这里，以后用到再回顾就行了。希望大家一起进步！
最后，到了本次鸡汤环节：
贴上最近看到一句话：
努力这件事，绝不是摇旗呐喊、激情澎湃，他就是枯燥乏味的无限循环，当你真正适应了这种状态的时候，你就会发现你与周围的人变得不一样了，加油。
