C++ 輸入輸出核心觀念：三大模式、型別安全與擴展性

三大 I/O 模式

1. 標準 I/O：鍵盤 ↔ 螢幕 (cin/cout)
2. 檔案 I/O：磁碟檔案 ↔ 記憶體 (ifstream/ofstream/fstream)
3. 字串 I/O：記憶體字元陣列 ↔ 記憶體 (istrstream/ostrstream/strstream)

C++ 以統一的流介面抽象三種模式，底層調用不同類別實現。

C vs C++ I/O 根本差異

型別安全實證

// C: 編譯通過，執行期災難
printf("%d", 3.14f);        // 讀取 float 位元模式當 int
printf("%d", "C++");        // 印出字串位址
scanf("%d", i);             // 漏 & → 寫入位址 0x1

// C++: 編譯直接報錯
cout << 3.14f;              // 正確輸出 3.14
cin >> i;                   // 型別匹配才通過

擴展性展示：自訂類別直接流式輸出

class Point { int x, y; };
ostream& operator<<(ostream& os, const Point& p) {
    return os << '(' << p.x << ',' << p.y << ')';
}
Point p{3,4};
cout << p; // (3,4) — 與內建型別完全一致體驗

高階 vs 低階 I/O

• 高階：型別為單位，自動 ASCII 轉換，方便但慢
• 低階：位元組為單位，無轉換 (二進位)，極快但繁瑣
• C++ 兩者皆備：<</>> 走高階，read()/write() 走低階

總結

C++ I/O 以型別安全消除整類執行期錯誤，以擴展性統一內建/自訂型別操作體驗，以雙軌高低階兼顧開發效率與執行效能。代價是較陡峭的學習曲線，但長期收益遠超成本。