C++ I/O 類別庫全景圖：從類別繼承到運算符重載的核心架構

流的本質

流 = 有序位元組序列，對應記憶體緩衝區。輸入：裝置 → 緩衝區 → 程式；輸出：程式 → 緩衝區 → 裝置。

核心類別繼承體系

ios (抽象基類)
├── istream (輸入基類)          → ifstream, istrstream, istream_withassign
├── ostream (輸出基類)          → ofstream, ostrstream, ostream_withassign
└── iostream (輸入輸出基類)     → fstream, strstream, iostream_withassign

• istream：支援 >>, get(), getline() 等
• ostream：支援 <<, put() 等
• iostream：多重繼承 istream + ostream
• 檔案流：ifstream/ofstream/fstream (對應 fstream 標頭)
• 字串流：istrstream/ostrstream/strstream (對應 strstream 標頭)

標頭檔分工

標準流物件 (定義於 iostream)

建構形式：ostream cout(stdout); 將裝置指標傳入建構子完成關聯。

運算符重載機制

• << / >> 原為位移運算子，在 istream/ostream 中重載為提取/插入運算子
• 每種標準型別各有一組重載：operator<<(int), operator<<(double), operator<<(char*)...
• cout << "C++" 實際調用 cout.operator<<("C++")
• 自訂類別需自行重載 << / >> 才能直接流式輸出入

方向記憶法

• >> var：箭頭指向變數 → 資料流入變數
• << var：箭頭指向外 → 資料從變數流出

總結

C++ I/O 庫以 ios 為根，分輸入/輸出/雙向三支脈，延伸至標準/檔案/字串三大領域。運算符重載實現型別安全與擴展性，標準流物件預裝裝置關聯。理解此架構，即掌握 C++ I/O 的骨幹脈絡。