iostream ライブラリを使用すると、プログラムで必要な数の入出力ストリームを使用できます。それぞれのストリームは、次のどれかを入力先または出力先とします。
標準入力
標準出力
標準エラー
ファイル
文字型配列
ストリームは、入力のみまたは出力のみと制限して使用することも、入出力両方に使用することもできます。iostream ライブラリでは、次の 2 つの処理階層を使用してこのようなストリームを実現しています。
下層では、単なる文字ストリームであるシーケンスを実現します。シーケンスは、streambuf クラスか、その派生クラスで実現されています。
上層では、シーケンスに対してフォーマット操作を行います。フォーマット操作はistream とostream の 2 つのクラスで実現されます。これらのクラスはメンバーに streambuf クラスから派生したオブジェクトを持っています。このほかに、入出力両方が実行されるストリームに対しては iostream クラスがあります。
標準入力、標準出力、標準エラーは、istream または ostream から派生した特殊なクラスオブジェクトで処理されます。
ifstream、ofstream、fstream の 3 つのクラスはそれぞれ istream、ostream、iostream から派生しており、ファイルへの入出力を処理します。
istrstream、ostrstream、strstream の 3 つのクラスはそれぞれ istream、ostream、および iostream から派生しており、文字型配列への入出力を処理します。
入力ストリームまたは出力ストリームをオープンする場合は、どれかの型のオブジェクトを生成し、そのストリームのメンバー streambuf をデバイスまたはファイルに関連付けます。通常、関連付けはストリームコンストラクタで行うので、ユーザーが直接 streambuf を操作することはありません。標準入力、標準出力、エラー出力に対しては、iostream ライブラリであらかじめストリームオブジェクトを定義してあるので、これらのストリームについてはユーザーが独自にオブジェクトを生成する必要はありません。
ストリームへのデータの挿入 (出力)、ストリームからのデータの抽出 (入力)、挿入または抽出したデータのフォーマット制御には、演算子または iostream のメンバー関数を使用します。
新たなデータ型 (ユーザー定義のクラス) を挿入したり抽出したりするときは一般に、挿入演算子と抽出演算子の多重定義をユーザーが行います。