《C++程序設(shè)計語言》課件第15章

第15章C++輸入/輸出系統(tǒng)基礎(chǔ)15.1C++中的流概述15.2輸出流15.3輸入流15.4成員函數(shù)read和write的無格式輸入/輸出15.5流操縱算子小結(jié)練習(xí)題本章要點：

C++?中的流；

C++?輸出流；

C++?輸入流；

C++?流算子。

15.1C++?中的流概述

和C的I/O系統(tǒng)一樣，C++的I/O系統(tǒng)仍然是以字節(jié)流的形式實現(xiàn)的。流(Stream)實際上就是一個字節(jié)序列，它既可以從輸入設(shè)備(如鍵盤(默認的標(biāo)準輸入設(shè)備)、磁盤、網(wǎng)絡(luò)連接等)流向計算機內(nèi)存，亦可以從計算機內(nèi)存流向輸出設(shè)備(顯示器(默認的標(biāo)準輸出設(shè)備)、打印機、磁盤、網(wǎng)絡(luò)連接等)。流是一種既能產(chǎn)生信息又可以消耗信息的邏輯設(shè)備，它通過I/O系統(tǒng)與一個物理設(shè)備相連。盡管流所連接的物理設(shè)備可以完全不同，但是所有的流以同樣的方式工作，因此可以利用同樣的I/O函數(shù)操作所有類型的物理設(shè)備。例如，可以利用同樣的函數(shù)把信息寫到文件、打印機或屏幕。輸入/輸出的字節(jié)可以是ASCII字符、內(nèi)部格式的原始數(shù)據(jù)、圖形圖像、數(shù)字音頻、數(shù)字視頻或其它任何應(yīng)用程序所需要的信息。

C++提供了低級和高級的I/O功能。低級I/O功能(即無格式的I/O)通常只在設(shè)備和內(nèi)存之間傳輸一些字節(jié)。這種傳輸過程以單個字節(jié)為單位，它能進行高速、大容量的傳輸，但使用起來不夠便利。

高級I/O(即格式化I/O)把若干個字節(jié)組合成某種類型(基本類型或自定義類型)的數(shù)據(jù)。這種面向類型的I/O更適合于大多數(shù)情況下的輸入/輸出，但在處理大容量的I/O時性能不如低級I/O。15.1.1C++的輸入/輸出流類庫中的頭文件

C++的輸入/輸出流類庫提供了數(shù)百種I/O功能，其I/O流類庫的接口部分包含在幾個頭文件中。

頭文件<iostream>包含了操作所有輸入/輸出流所需的基本信息，因此在進行輸入/輸出時都應(yīng)包含該頭文件。另外，在<iostream>中定義了cin、cout、cerr和clog四個流對象，它們分別對應(yīng)于標(biāo)準輸入流(鍵盤)、標(biāo)準輸出流(屏幕)、非緩沖和經(jīng)緩沖的標(biāo)準錯誤流，該頭文件中還提供了無格式的I/O和格式化的I/O功能。在進行格式化的I/O時，如果流中帶有含參數(shù)的流操縱算子(見本章后續(xù)內(nèi)容)，則必須包含<iomanip>頭文件。

<cfstream>頭文件中包含了由用戶控制的文件處理操作。關(guān)于文件操作的內(nèi)容本書不做介紹，有興趣的讀者可參閱相關(guān)文獻資料。15.1.2輸入/輸出流類和對象

C++的輸入/輸出流類庫中包含了許多用于處理I/O操作的類。其中，類istream支持流的輸入操作，類ostream支持流的輸出操作，類iostream同時支持流的輸入和輸出操作。

類istream和ostream是通過單重繼承從基類ios類派生而來的。類iostream是通過多重繼承從類istream和ostream派生而來的。在C++的I/O系統(tǒng)中，通過重載左移“<<”操作符(流插入運算符)提供了流的輸出操作；通過重載的右移“>>”操作符(流讀取運算符)提供了流的輸入操作。這兩個重載的運算符可以和標(biāo)準流對象cin(istream類對象)、cout(ostream類對象)、cerr(ostream類帶緩沖的錯誤流對象)和clog(ostream類不帶緩沖的流對象)以及自定義類型的對象一起使用。

C++中的文件處理用類ifstream完成文件的輸入操作，用類ofstream完成文件的輸出操作，用類fstream完成文件的輸入/輸出操作。

在C++的I/O系統(tǒng)中還有相當(dāng)多的類用于支持流的I/O操作，但這里所列出的類能夠?qū)崿F(xiàn)多數(shù)程序所需要的絕大部分功能。若想更多地了解C++的I/O系統(tǒng)，請參看C++類庫指南或其它相關(guān)文獻資料。C++I/O系統(tǒng)的類的繼承層次如圖15.1所示。圖15.1C++I/O系統(tǒng)類層次圖

15.2輸出流

C++的類ostream提供了無格式和格式化輸出的功能，其中包括：用流插入運算符輸出基本類型和string類型的數(shù)據(jù)；用成員函數(shù)put輸出字符；用成員函數(shù)write進行無格式化的輸出；輸出十進制、八進制、十六進制格式的整數(shù)；輸出各種精度的浮點數(shù)，輸出強制帶有小數(shù)點的浮點數(shù)以及用科學(xué)計數(shù)法和定點計數(shù)法表示的浮點數(shù)，輸出在指定域?qū)拑?nèi)對齊的數(shù)據(jù)；輸出在域?qū)拑?nèi)用指定字符填充空位的數(shù)據(jù)；輸出科學(xué)計數(shù)法和十六進制計數(shù)法中的大寫字母等。流插入運算符“<<”可實現(xiàn)流的輸出。它可默認輸出基本類型、string類型、char*類型的值。若需輸出自定義類型對象的值，需在自定義類型中重載“<<”運算符(詳見第13章操作符過載內(nèi)容)。另外，“<<”運算符還可計算輸出表達式的值。下面給出一個程序示例，以展示“<<”運算符的基本用法。程序運行輸出結(jié)果：

WelcometoC++!

WelcometoC++!

i=10;d=3.14159;c=a;b=1;

23plus34is57

Thevalueofstris:test

Theaddressofstris:00417734

A

AB

15.3輸入流

C++I/O系統(tǒng)的輸入流類為istream。istream類提供了輸入的基本操作。

15.3.1流讀取運算符

在C++I/O系統(tǒng)中，輸入一般是通過流讀取運算符“>>”實現(xiàn)的。流讀取運算符會跳過輸入流中的空格、Tab鍵、換行符等空白字符?！?gt;>”運算符默認可讀取基本類型、string類型和char*類型的數(shù)據(jù)，若需要讀取自定義類型的數(shù)據(jù)，需在自定義類型中過載流讀取運算符“>>”(見第13章操作符過載中的相關(guān)內(nèi)容)。“>>”一次可讀取一個某種類型的數(shù)據(jù)，亦可連續(xù)使用，從左至右讀取若干個類型的數(shù)據(jù)。由于輸入流(istream)的父類(ios)過載了一個強制的類型轉(zhuǎn)換運算符，它可將一個輸入流類型轉(zhuǎn)換成一個void*類型的指針，因此當(dāng)讀取數(shù)據(jù)發(fā)生錯誤或遇到輸入結(jié)束時(如^z)，指針值為0。利用這一特性，常常可以用類似cin>>x這樣的表達式作為條件或循環(huán)語句中的邏輯判斷條件。下面給出一個程序示例，以展示流讀取運算符的基本用法。15.3.2用于輸入的一些成員函數(shù)

下面討論在C++的輸入實例類中常用的一些成員函數(shù)。

get方法可從指定的輸入流中讀取一個字符，包括空白字符，并返回該字符。當(dāng)遇到輸入流中的文件結(jié)束符時，get方法返回EOF(文件結(jié)束符)。

get方法具有三種過載形式：

(1)不帶參數(shù)的get。它從指定的輸入流中讀取一個字符(包括空白字符)，并返回該字符。

(2)帶一個參數(shù)的get。它從指定的輸入流中讀取下一個字符(包括空白字符)，并返回該字符。

(3)帶有三個參數(shù)的get。其參數(shù)分別是接收字符的字符數(shù)組、字符數(shù)組的大小和分隔符(默認為‘\n’)。它在讀取比字符數(shù)組尺寸小1時結(jié)束，或者在遇到分隔符時結(jié)束。

getline用于從輸入流中讀取一字符串(包括空白字符)到一個string對象s中(如getline(cin,s))或字符數(shù)組buffer中(如cin.getline(buffer,size))。

由于用讀取運算符“>>”讀取字符串時遇到空白字符將停止讀取，因此，需要讀取整個字符串(包含空白字符)時常常采用getline方法。

ignore用于在需要時跳過輸入流中指定數(shù)量的字符(默認個數(shù)是1)，或遇到指定的分隔符(默認分隔符是EOF，使得ignore在讀文件時跳過文件末尾)時結(jié)束。

putback方法將最后一次用get從輸入流中提取的字符放回到輸入流中。

成員函數(shù)peek返回輸入流中的下一個字符，但并不將其從輸入流中刪除。

15.4成員函數(shù)read和write的無格式輸入/輸出

成員函數(shù)read和write可實現(xiàn)無格式的輸入/輸出。這兩個函數(shù)分別用于將若干字節(jié)寫入到字符數(shù)組或從字符數(shù)組中讀出。這些字節(jié)都是未經(jīng)過任何格式化的，僅以原始數(shù)據(jù)的形式輸入或輸出。

成員函數(shù)read將指定個數(shù)的字符輸入到字符數(shù)組中。如果讀取的字符個數(shù)少于指定的數(shù)目，可以設(shè)置標(biāo)志位faibit(見本章后續(xù)內(nèi)容)。

下面給出一個程序示例，以展示上述幾個成員函數(shù)的基本功能。程序運行輸出結(jié)果：

Enterasentence:

Iamateacher.

^Z

Thesentenceenteredwas:

Iamateacher.

15.5流?操?縱?算?子

采用cin、cout可進行各種類型對象的無格式輸入或輸出。若需進行格式化的輸入/輸出，需采用C++流類庫中提供的各種輸入/輸出流操縱算子。流操縱算子具有如下功能：設(shè)置域?qū)?，設(shè)置數(shù)值精度，設(shè)置和清除格式化，設(shè)置域填充字符，刷新流，在輸出流中插入換行符并刷新該流，在輸出流中插入空字符，跳過輸入流中的空白字符，等等。下面簡要介紹一下這些流操縱算子。15.5.1設(shè)置整數(shù)流的基數(shù)

在C++中，一個整數(shù)通常默認為是十進制的，如想改變流中整數(shù)的基數(shù)，可插入流操縱算子dec(恢復(fù)到十進制)、oct(設(shè)置成八進制)、hex(設(shè)置成十六進制)。這些流操縱算子定義在頭文件<iostream>中。

也可以用流操縱算子setbase來改變基數(shù)。流操縱算子setbase帶有一個參數(shù)10、8或16，表明所欲設(shè)置的進制。由于setbase帶有參數(shù)，故常稱其為參數(shù)化的操縱算子。本章的后續(xù)內(nèi)容還會講到一些參數(shù)化的操縱算子。使用參數(shù)化的操縱算子需包含頭文件<iomanip>。15.5.2設(shè)置浮點數(shù)精度

在C++中可利用流操縱算子setprecision和成員函數(shù)percision來控制浮點數(shù)的精度。設(shè)置了精度以后，該精度對之后所有的浮點數(shù)輸出都有效，直到下一次設(shè)置精度為止。無參數(shù)的成員函數(shù)percision返回當(dāng)前設(shè)置的精度。

下面給出一個程序示例，以展示上述設(shè)置浮點數(shù)精度的操縱算子和成員函數(shù)的基本用法。

1.4142

1.41421

1.414214

1.4142136

1.41421356

1.414213562

Precisionsetbythesetprecisionmanipulator:

1

1.4

1.41

1.414

1.4142

1.41421

1.414214

1.4142136

1.41421356

1.41421356215.5.3設(shè)置輸出域?qū)?/p>

可用流操縱算子setw(帶參數(shù)的流操縱算子)和成員函數(shù)width進行輸出域?qū)挼脑O(shè)置。如果輸出數(shù)據(jù)所需的寬度比設(shè)置的域?qū)捫?，則空位用填充字符進行填充；如果輸出數(shù)據(jù)所需的寬度比設(shè)置的域?qū)挻螅瑒t輸出數(shù)據(jù)不會被截斷，系統(tǒng)會輸出所有的數(shù)據(jù)位。

注意：setw僅對一次輸出流起作用。

下面給出一個程序示例，以展示流操縱算子setw和成員函數(shù)width的基本用法。小結(jié)

C++的I/O操作是以字節(jié)流的形式實現(xiàn)的。流實際上就是字節(jié)序列。頭文件iostream.h包括了操作所有輸入/輸出所需的基本信息，因此在大多數(shù)C++程序中都應(yīng)該包含這個頭

文件。

C++提供了無格式I/O和格式化I/O兩種操作。默認情況下，C++采用無格式的I/O；當(dāng)需要格式化的輸入/輸出時，可采用帶參數(shù)的流操作算子實現(xiàn)。頭文件iomanip.h包含了帶參數(shù)流算子的相關(guān)信息。在C++輸入/輸出類層次中，類istream支持流的輸入操作，類ostream支持流的輸出操作，類iostream同時支持流的輸入與輸出操作。類istream和ostream是通過單一繼承從基類ios繼承而來的。

流插入運算符“<<”可實現(xiàn)流的輸出，它自動識別并輸出C++中的基本類型及字符串類型的量。若欲輸出自定義類型的量，在自定義類型中應(yīng)重載該運算符。

流讀取運算符“>>”可實現(xiàn)流的輸入，它自動識別并輸入C++中的基本類型及字