Инициализация потоков вывода
ostream имеет конструкторы:
class ostream {
// ...
ostream(streambuf* s); // связывает с буфером потока
ostream(int fd); // связывание для файла
ostream(int size, char* p); // связывет с вектором
};
Главная работа этих конструкторов - связывать с потоком буфер. streambuf - класс, управляющий буферами; он описывается в #8.6, как и класс filebuf, управляющий streambuf для файла. Класс filebuf является производным от класса streambuf.
Описание стандартных потоков вывода cout и cerr, которое находится в исходных кодах библиотеки потоков ввода/вывода, выглядит так:
// описать подходящее пространство буфера
char cout_buf[BUFSIZE]
// сделать "filebuf" для управления этим пространством
// связать его с UNIX'овским потоком вывода 1 (уже открытым)
filebuf cout_file(1,cout_buf,BUFSIZE);
// сделать ostream, обеспечивая пользовательский интерфейс
ostream cout(&cout_file);
char cerr_buf[1];
// длина 0, то есть, небуферизованный
// UNIX'овский поток вывода 2 (уже открытый)
filebuf cerr_file()2,cerr_buf,0;
ostream cerr(&cerr_file);
Примеры двух других конструкторов ostream можно найти в #8.3.3 и #8.5.
Закрытие Потоков Вывода
Деструктор для ostream сбрасывает буфер с помощью открытого члена функции ostream::flush():
ostream::~ostream()
{
flush(); // сброс
}
Сбросить буфер можно также и явно. Например:
cout.flush();
Открытие Файлов
Точные детали того, как открываются и закрываются файлы, различаются в разных операционных системах и здесь подробно не описываются. Поскольку после включения становятся доступны cin, cout и cerr, во многих (если не во всех) программах не нужно держать код для открытия файлов. Вот, однако, программа, которая открывает два файла, заданные как параметры командной строки, и копирует первый во второй:
#include
void error(char* s, char* s2)
{
cerr << s << " " << s2 << "\n";
exit(1);
}
main(int argc, char* argv[])
{
if (argc != 3) error("неверное число параметров","");
filebuf f1;
if (f1.open(argv[1],input) == 0)
error("не могу открыть входной файл",argv[1]);
istream from(&f1);
filebuf f2;
if (f2.open(argv[2],output) == 0)
error("не могу создать выходной файл",argv[2]);
ostream to(&f2);
char ch;
while (from.get(ch)) to.put(ch);
if (!from.eof() !! to.bad())
error("случилось нечто странное","");
}
Последовательность действий при создании ostream для именованного файла та же, что используется для стандартных потоков: (1) сначала создается буфер (здесь это делается посредством описания filebuf); (2) затем к нему подсоединяется файл (здесь это делается посредством открытия файла с помощью функции filebuf::open()); и, наконец, (3) создается сам ostream с filebuf в качестве параметра. Потоки ввода обрабатываются аналогично.
Файл может открываться в одной из двух мод:
enum open_mode { input, output };
Действие filebuf::open() возвращает 0, если не может открыть файл в соответствие с требованием. Если пользователь пытается открыть файл, которого не существует для output, он будет создан.
Перед завершением программа проверяет, находятся ли потоки в приемлемом состоянии (см. #8.4.2). При завершении программы открытые файлы неявно закрываются.
Файл можно также открыть одновременно для чтения и записи, но в тех случаях, когда это оказывается необходимо, парадигма потоков редко оказывается идеальной. Часто лучше рассматривать такой файл как вектор (гигантских размеров). Можно определить тип, который позволяет программе обрабатывать файл как вектор; см. Упражнения 8- 10.
Копирование Потоков
Есть возможность копировать потоки. Например:
cout = cerr;
В результате этого получаются две переменные, ссылающиеся на один и тот же поток. Главным образом это бывает полезно для того, чтобы сделать стандартное имя вроде cin ссылающимся на что-то другое (пример этого см. в #3.1.6)
Ввод
| 8.4.1 Ввод Встроенных Типов | |
| 8.4.2 Состояния Потока | |
| 8.4.3 Ввод Типов, Определяемых Пользователем | |
| 8.4.4 Инициализация Потоков Ввода |
Ввод аналогичен выводу. Имеется класс istream, который предоставляет операцию >> ("взять из") для небольшого множества стандартных типов. Функция operator>> может определяться для типа, определяемого пользователем.
Ввод Встроенных Типов
Класс istream определяется так:
class istream {
// ...
public:
istream& operator>>(char*); // строка
istream& operator>>(char&); // символ
istream& operator>>(short&);
istream& operator>>(int&);
istream& operator>>(long&);
istream& operator>>(float&);
istream& operator>>(double&);
// ...
};
Функции ввода определяются в таком духе:
istream& istream::operator>>(char& c);
{
// пропускает пропуски
int a;
// неким образом читает символ в "a"
c = a;
}
Пропуск определяется как стандартный пропуск в C, через вызов isspase() в том виде, как она определена в (пробел, табуляция, символ новой строки, перевод формата и возврат каретки).
В качестве альтернативы можно использовать функции get():
class istream {
// ...
istream& get(char& c); // char
istream& get(char* p, int n, int ='\n'); // строка
};
Они обрабатывают символы пропуска так же, как остальные символы. Функция istream::get(char) читает один и тот же символ в свой параметр; другая istream::get читает не более n символов в вектор символов, начинающийся в p. Необязательный третий параметр используется для задания символа остановки (иначе, терминатора или ограничителя), то есть этот символ читаться не будет. Если будет встречен символ ограничитель, он останется как первый символ потока. По умолчанию вторая функция get будет читать самое большее n символов, но не больше чем одну строку, '\n' является ограничителем по умолчанию. Необязательный третий параметр задает символ, который читаться не будет. Например:
cin.get(buf,256,'\t');
будет читать в buf не более 256 символов, а если встретится табуляция ('\t'), то это приведет к возврату из get. В этом случае следующим символом, который будет считан из cin, будет '\t'.
Стандартный заголовочный файл определяет несколько функций, которые могут оказаться полезными при осуществлении ввода:
int isalpha(char) // 'a'..'z' 'A'..'Z'
int isupper(char) // 'A'..'Z'
int islower(char) // 'a'..'z'
int isdigit(char) // '0'..'9'
int isxdigit(char) // '0'..'9' 'a'..'f' 'A'..'F'
int isspase(char) // ' ' '\t' возврат новая строка
// перевод формата
int iscntrl(char) // управляющий символ
// (ASCII 0..31 и 127)
int ispunct(char) // пунктуация: ниодин из вышеперечисленных
int isalnum(char) // isalpha() | isdigit()
int isprint(char) // печатаемый: ascii ' '..'-'
int isgraph(char) // isalpha() | isdigit() | ispunct()
int isascii(char c) { return 0<=c &&c<=127; }
Все кроме isascii() реализуются внешне одинаково, с применением символа в качестве индекса в таблице атрибутов символов. Поэтому такие выражения, как
(('a'<=c && c<='z') || ('A'<=c && c<='Z')) // алфавитный
не только утомительно пишутся и чреваты ошибками (на машине с набором символов EBCDIC оно будет принимать неалфавитные символы), они также и менее эффективны, чем применение стандартной функции:
isalpha(c)
Состояния Потока
Каждый поток (istream или ostream) имеет ассоциированное с ним состояние, и обработка ошибок и нестандартных условий осуществляется с помощью соответствующей установки и проверки этого состояния.
Поток может находиться в одном из следующих состояний:
enum stream_state { _good, _eof, _fail, _bad };
Если состояние _good или _eof, значит последняя операция ввода прошла успешно. Если состояние _good, то следующая операция ввода может пройти успешно, в противном случае она закончится неудачей. Другими словами, применение операции ввода к потоку, который не находится в состоянии _good, является пустой операцией. Если делается попытка читать в переменную v, и операция оканчивается неудачей, значение v должно остаться неизменным (оно будет неизменным, если v имеет один из тех типов, которые обрабатываются функциями членами istream или ostream). Отличия между состояниями _fail и _bad очень незначительно и представляет интерес только для разработчиков операций ввода. В состоянии _fail предполагается, что поток не испорчен и никакие символы не потеряны. В состоянии _bad может быть все что угодно.
Состояние потока можно проверять например так:
switch (cin.rdstate()) {
case _good:
// последняя операция над cin прошла успешно
break;
case _eof:
// конец файла
break;
case _fail:
// некоего рода ошибка форматирования
// возможно, не слишком плохая
break;
case _bad:
// возможно, символы cin потеряны
break;
}
Для любой переменной z типа, для которого определены операции << и >>, копирующий цикл можно написать так:
while (cin>>z) cout << z << "\n";
Например, если z - вектор символов, этот цикл будет брать стандартный ввод и помещать его в стандартный вывод по одному слову (то есть, последовательности символов без пробела) на строку.
Когда в качестве условия используется поток, происходит проверка состояния потока и эта проверка проходит успешно (то есть, значение условия не ноль) только если состояние _good. В частности, в предыдущем цикле проверялось состояние istream, которое возвращает cin>>z. Чтобы обнаружить, почему цикл или проверка закончились неудачно, можно исследовать состояние. Такая проверка потока реализуется операцией преобразования (#6.3.2).
Делать проверку на наличие ошибок каждого ввода или вывода действительно не очень удобно, и обычно источником ошибок служит программист, не сделавший этого в том месте, где это существенно. Например, операции вывода обычно не проверяются, но они могут случайно не сработать. Парадигма потока ввода/вывода построена так, чтобы когда в C++ появится (если это произойдет) механизм обработки исключительных ситуаций (как средство языка или как стандартная библиотека) его будет легко применить для упрощения и стандартизации обработки ошибок в потоках ввода/вывода.