# I/O Stream 概述
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你可能有聽過「輸入流」和「輸出流」，但是流是什麼呢？

流（stream）就像河流一樣，先從上游流進去的東西會先從下游流出來，而輸入流和輸出流顧名思議，就是用來控制輸入和輸出的東西。簡單來講，你輸入的東西會進入輸入流，然後再依序流往它流向的地方，像是被程式讀取，輸出流也是，程式輸出的東西會先到輸出流，再到它流向的地方，可能是你的 terminal、或是某些檔案，分成多個輸入、輸出流的目的就是為了控管不同的來源和去向。有些流會有「緩衝區」，就是流裡的東西會暫時停在那裡，不會馬上跑到流向的地方。

非常簡略地講解一下 C++ 裡輸入輸出的物件關係（詳細可以看[這裡](http://www.cplusplus.com/reference/ios/)）。有兩個類型分別叫 ostream 和 istream，分別是輸出流和輸入流，繼承 ostream 的都是輸出流、繼承 istream 的都是輸入流，然後有另一個類型叫 iostream，它同時繼承 ostream 和 istream，所以它是雙向的，一個例子是 stringstream，待會會提到。

大家應該都知道 cin/cout 的基礎用法了，所有 istream 的用法都和 cin 一樣、所有 ostream 的用法都和 cout 一樣。

## 標準流

標準流是指三種流：標準輸入流、標準輸出流和標準錯誤流，標準輸入和輸出流就如同其名，分別是輸入流和輸出流，至於標準錯誤流，它是一個輸出流，它們預設都是在 terminal 上做事的，從 terminal 輸入和輸出到 terminal，在 C++ 中，它們三個分別由 cin（繼承 istream）、cout（繼承 ostream）和 cerr（繼承 ostream）控制，也就是大家最常用的輸入輸出流啦。

標準輸出流和標準錯誤流都是輸出流，那它們有什麼分別呢？首先，judge 是只會讀標準輸出流的資訊的，所以你可以輸出一堆 debug 用的訊息到標準錯誤流，忘記刪掉也不會怎麼樣，只要不要造成 TLE 就好了（像是輸出量過大）。而且它們可以被重新導向到不同的地方。

這裡提到了一個東西，叫做「重新導向（redirect）」，標準流不一定要在 terminal 做事，也可以把它導到別的地方去，如果直接在 C++ 寫，用法是這樣的：

freopen("filename", "w", stdout);
freopen("filename", "w", stderr);
freopen("filename", "r", stdin);

這三個分別是把標準輸出、錯誤和輸入流導向到名為 filename 的檔案，在本機測試的時候，輸入或輸出量大時，把標準流導到檔案去是很實用的方法，也很方便，只要加幾行重新導向的程式碼就可以了，而上傳到 judge 前也只要移除這幾行就好。有些比賽例如 USACO，會要求你從特定的檔案輸入輸出。

也可以在 terminal 上做重新導向，在 Linux 的 bash 和 Windows 的 CMD 都是像這樣寫：

command < in
command > out
command 2> err
command < in > out 2> err
command < in > out

command 是執行檔名稱，in 是輸入流導向的檔案，out 是輸出流導向的檔案，err 是錯誤流導向的檔案，可以像前三行一樣只重新導向其中一個、也可以像第四行一樣重新導向全部三個，或是像第五行只重新導向其中兩個。

對檔案輸入輸出也可以用 fstream，但比賽理論上用不到，所以有興趣可以自己查。

cin 和 cout 都有緩衝區，所以 cin 從來源讀取的東西會留在緩衝區裡等你用程式讀取，而你讓 cout 輸出的東西也會先留在緩衝區，不會馬上出現在它導向到的地方，讓輸出流真的輸出緩衝區裡的東西的動作叫 flush，手動 flush 的方法是 `cout << flush`，`cout` 也可以換成其他有緩衝區的輸出流，自動 flush 的條件後面會提到。而 cerr 沒有緩衝區，所以你讓 cerr 輸出的東西就會馬上真的輸出出去。