Опубликован: 26.06.2003 | Доступ: свободный | Студентов: 36764 / 5417 | Оценка: 4.07 / 3.80 | Длительность: 15:08:00
ISBN: 978-5-9556-0017-8
Лекция 17:

Ввод-вывод

< Лекция 16 || Лекция 17: 123 || Лекция 18 >
Аннотация: Потоки. Манипуляторы и форматирование ввода-вывода. Строковые потоки. Ввод-вывод файлов.

Обмен данными между программой и внешними устройствами осуществляется с помощью операций ввода-вывода. Типичным внешним устройством является терминал. На терминале можно напечатать информацию. Можно ввести информацию с терминала, напечатав ее на клавиатуре. Другим типичным устройством является жесткий или гибкий диск, на котором расположены файлы. Программа может создавать файлы, в которых хранится информация. Другая (или эта же) программа может читать информацию из файла.

В языке Си++ нет особых операторов для ввода или вывода данных. Вместо этого имеется набор классов, стандартно поставляемых вместе с компилятором, которые и реализуют основные операции ввода-вывода.

Причиной является как слишком большое разнообразие операций ввода и вывода в разных операционных системах, особенно графических, так и возможность определения новых типов данных в языке Си++. Вывод даже простой строки текста в MS DOS, MS Windows и в X Window настолько различен, что пытаться придумать общие для всех них операторы было бы слишком негибко и на самом деле затруднило бы работу. Что же говорить о классах, определенных программистом, у которых могут быть совершенно специфические требования к их вводу-выводу.

Библиотека классов для ввода-вывода решает две задачи. Во-первых, она обеспечивает эффективный ввод-вывод всех встроенных типов и простое, но тем не менее гибкое, определение операций ввода-вывода для новых типов, разрабатываемых программистом. Во-вторых, сама библиотека позволяет при необходимости развивать её и модифицировать.

В нашу задачу не входит описание программирования в графических системах типа MS Windows. Мы будем рассматривать операции ввода-вывода файлов и алфавитно-цифровой вывод на терминал, который будет работать на консольном окне MS Windows, MS DOS или Unix.

Потоки

Механизм для ввода-вывода в Си++ называется потоком . Название произошло от того,что информация вводится и выводится в виде потока байтов – символ за символом.

Класс istream реализует поток ввода, класс ostreamпоток вывода. Эти классы определены в файле заголовков iostream.h. Библиотека потоков ввода-вывода определяет три глобальных объекта: cout, cin и cerr. cout называется стандартным выводом, cin – стандартным вводом, cerr – стандартным потоком сообщений об ошибках. cout и cerr выводят на терминал и принадлежат к классу ostream, cin имеет тип istream и вводит с терминала. Разница между cout и cerr существенна в Unix – они используют разные дескрипторы для вывода. В других системах они существуют больше для совместимости.

Вывод осуществляется с помощью операции <<, ввод с помощью операции >>. Выражение

cout << "Пример вывода: " << 34;

напечатает на терминале строку "Пример вывода", за которым будет выведено число 34. Выражение

int x;
cin >> x;

введет целое число с терминала в переменную x. (Разумеется, для того, чтобы ввод произошел, на терминале нужно напечатать какое-либо число и нажать клавишу возврат каретки.)

Операции << и >> для потоков

В классах iostream операции >> и << определены для всех встроенных типов языка Си++ и для строк (тип char* ). Если мы хотим использовать такую же запись для ввода и вывода других классов, определенных в программе, для них нужно определить эти операции.

class String
{
public:
  friend  ostream& operator<<(ostream& os,  
                              const String& s);
  friend  istream& operator>>(istream& is,  
                              String& s);
private:
    char*  str;
    int  length;
};
ostream& operator<<(ostream& os, 
                    const String& s)
{
    os  <<  s.str;
    return  os;
}
istream& operator>>(istream& is, 
                    String& s)
{
// предполагается, что строк длиной более 
// 1024 байтов не будет
    char  tmp[1024];
    is  >>  tmp;

    if (s.str  !=  0)  {
        delete  []  s.str;
    }
    size_t length  =  strlen(tmp);
    s.str  =  new (std::nothrow) char[length  +  1];
    if  (s.str  == 0)  {
        // обработка ошибок
        return  is;
    }
    strcpy(s.str,  tmp);
    return  is;
}

Как показано в примере класса String, операция <<, во-первых, является не методом класса String, а отдельной функцией. Она и не может быть методом класса String, поскольку ее левый операнд – объект класса ostream. С точки зрения записи, она могла бы быть методом класса ostream, но тогда с добавлением нового класса приходилось бы модифицировать класс ostream, что невозможно – каждый бы модифицировал стандартные классы, поставляемые вместе с компилятором. Когда же операция << реализована как отдельная функция, достаточно в каждом новом классе определить ее, и можно использовать запись:

String x;
	 . . .
cout << "this is a string: " << x;

Во-вторых, операция << возвращает в качестве результата ссылку на поток вывода. Это позволяет использовать ее в выражениях типа приведенного выше, соединяющих несколько операций вывода в одно выражение.

Аналогично реализована операция ввода. Для класса istream она определена для всех встроенных типов языка Си++ и указателей на строку символов. Если необходимо, чтобы класс, определенный в программе, позволял ввод из потока, для него нужно определить операцию >> в качестве функции friend.

< Лекция 16 || Лекция 17: 123 || Лекция 18 >
Елена Шумова
Елена Шумова

Здравствуйте! Я у Вас прошла курс Язык программировая Си++.

Заказала сертификат. Хочу изменить способ оплаты. Как это сделать?

Маргарита Башкатова
Маргарита Башкатова
Анатолий Федоров
Анатолий Федоров
Россия, Москва, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, 1989
Рустам Новиков
Рустам Новиков
Эстония, Таллин