面向对象的标准库

C++ 的输入／输出（input/output）由标准库提供。
标准库定义了一些类型，支持对文件和控制窗口等设备的读写（IO）。
另外一些类型，使 string 对象能够像文件一样操作，而无须 IO 就能实现数据与字符之间的转换。
这些 IO 类型都定义了如何读写内置数据类型的值。
此外，通常类的设计者还可以使用 IO 标准库设施读写自定义类的对象。
类类型通常使用 IO 标准库为内置类型定义的操作符和规则来进行读写。

getline 函数：
需要分别取 istream 类型和 string 类型的两个引用形参，
其功能是从 istream 对象读取一个单词，然后写入 string 对象中。

为了同时支持或使用不同类型设备以及不同大小的字符流，
标准库使用了继承（inheritance）来定义一组面向对象（object-oriented）类。
不过，一般而言，通过继承关联起来的类型都共享共同的接口。
当一个类继承另一个类时，这两个类通常可以使用相同的操作。
如果两种类型存在继承关系，则可以说一个类“继承”了其父类的行为 —— 接口。
C++ 中所提及的父类称为基类（base class），而继承而来的类则称为派生类（derived class）。

IO 类型在三个独立的头文件中定义：
　　iostream 定义读写控制窗口的类型，
　　fstream 定义读写已命名文件的类型，
　　sstream 所定义的类型则用于读写存储在内存中的 string 对象。
在 fstream 和 sstream 里定义的每种类型都是从 iostream 头文件中定义的相关类型派生而来。

下面列出了 C++ 的 IO 类 ——

/** IO 标准库类型和头文件 **/

Header    　　　　Type

iostream
                istream    从流中读取
                ostream    写到流中去
                iostream    对流进行读写；从 istream 和 ostream 派生而来

fstream
                ifstream    从文件中读取；由 istream 派生而来
                ofstream    写到文件中去；由 ostream 派生而来
                fstream    读写文件；由 iostream 派生而来

sstream
                istringstream    从 string 对象中读取；由 istream 派生而来
                ostringstream    写到 string 对象中去；由 ostream 派生而来
                stringstream    对 string 对象进行读写；由 iostream 派生而来                        

 

下图阐明这些类型之间的继承关系 ——

继承关系通常可以用类似于家庭树的图解说明。
最顶端的圆圈代表基类（或称“父类”），基类和派生类（或称“子类”）之间用线段连接。
istream 是 ifstream 和 istringstream 的基类，同时也是 iostream 的基类，
而 iostream 则是 stringstream 和 fstream 的基类。

由于 ifstream 和 istringstream 类型继承了 istream 类，因此已知这两种类型的大量用法。
读 istream 对象的程序也可用于读文件（使用 ifstream 类型）或者 string 对象（使用 istringstream 类型）。
类似地，提供输出功能的程序同样可用 ofstream 或 ostringstream 取代 ostream 类型实现。
除了 istream 和 ostream 类型之外，iostream 头文件还定义了 iostream 类型。

iostream 类型由 istream 和 ostream 两者派生而来。
这意味着 iostream 对象共享了它的两个父类的接口。
也就是说，可使用 iostream 类型在同一个流上实现输入和输出操作。

对 IO 类型使用继承还有另外一个重要的含义：
如果函数有基类类型的引用形参时，可以给函数传递其派生类型的对象（反过来则是错误的）。
这就意味着：
　　对 istream& 进行操作的函数，也可使用 ifstream 或者 istringstream 对象来调用。
　　类似地，形参为 ostream& 类型的函数也可用 ofstream 或者 ostringstream 对象调用。
　　因为 IO 类型通过继承关联，所以可以只编写一个函数，而将它应用到3种类型的流上：
　　　　1) 控制台 2) 磁盘文件 3）字符串流。

国际字符的支持

迄今为止，所描述的流类（stream class）读写的是由 char 类型组成的流。
此外，标准库还定义了一组相关的类型，支持 wchar_t 类型。
每个类都加上“w”前缀，以此与 char 类型的版本区分开来。
于是，wostream、wistream 和 wiostream 类型从控制窗口读写 wchar_t 数据。
相应的文件输入输出类是 wifstream、wofstream 和 wfstream。
而 wchar_t 版本的 string 输入／输出流则是 wistringstream、wostringstream 和 wstringstream。
标准库还定义了从标准输入输出读写宽字符的对象。
这些对象加上“w”前缀，以此与 char 类型版本区分：
　　1) wchar_t 类型的标准输入对象是 wcin；
　　2) 标准输出是 wcout；
　　3) 而标准错误则是 wcerr。

每一个 IO 头文件都定义了 char 和 wchar_t 类型的类和标准输入／输出对象：
　　基于流的 wchar_t 类型的类和对象在 iostream 中定义，
　　宽字符文件流类型在 fstream 中定义，

 

IO 对象不可复制或赋值

出于某些原因（其原因将在后面学习类和继承时阐明），标准库类型不允许做复制或赋值操作。

     ofstream out1, out2;
     out1 = out2; // error: cannot assign stream objects
     // print function: parameter is copied 
     ofstream print(ofstream);
      out2 = print(out2); // error: cannot copy stream objects

这个要求有两层特别重要的含义：

　　第一层含义：只有支持复制的元素类型可以存储在 vector 或其他容器类型里。
　　　　　　　　由于流对象不能复制，因此不能存储在 vector（或其他）容器中，
　　　　　　　　（即，不存在存储流对象的 vector 或其他容器）。

　　第二个含义：形参或返回类型也不能为流类型。
　　　　　　　　如果需要传递或返回 IO 对象，则必须传递或返回指向该对象的指针或引用：

　　ofstream &print(ofstream&); // ok: takes a reference, no copy
　　while (print(out2)) { /* ... */ } // ok: pass reference to out2

一般情况下，如果要传递 IO 对象以便对它进行读写，可用非 const 引用的方式传递这个流对象。
对 IO 对象的读写会改变它的状态，因此引用必须是非 const 的。