Установка параметров ввода-вывода с помощью коммандной строки

Многие операционные системы, такие как DOS и UNIX, позволяют пользователю выполнять установки некоторых параметров при запуске программы. Эти установки называются опциями командной строки и, как правило, отделяются друг от друга пробелами, например:

SomeProgram Param1 Param2 Param3

Эти параметры не передаются напрямую в функцию main(). Вместо этого функция main() программы может принимать два других параметра. Первый — это целочисленное значение, указывающее число аргументов командной строки с учетом имени программы. Поэтому минимальное значение этого параметра равно единице (задается по умолчанию). Для показанной выше командной строки значение параметра будет равно четырем. (Имя SomeProgram плюс три параметра в сумме дают четыре аргумента командной строки.)

Второй параметр, передаваемый функции main(), — это массив указателей на строки символов. Так как имя массива является постоянным указателем на первый элемент массива, можно объявить этот аргумент как указатель на указатель типа char, указатель на массив символов или массив массивов символов.

Обычно первый аргумент называется argc (argument count — количество аргументов), однако вы можете присвоить ему любое имя, которое вам нравится. Второй аргумент зачастую называется argv (argument vector — вектор аргументов), однако это имя также не является обязательным.

Как правило, с помощью argc проверяется количество установленных аргументов коммандной строки, после чего для доступа к ним используется argv. Обратите внимание: argv[0] — это имя программы, а argv[1] — первый аргумент коммандной строки. Если программа принимает в качестве аргументов два числовых значения, нужно будет преобразовать их в строки. На занятии 21 вы узнаете, как выполнить это преобразование с помощью средств, предоставляемых стандартными библиотеками функций. В листинге 16.19 показан пример использования аргументов командной строки.

Листинг 16.19. Использование аргументов командной строки

1: #include <iostream.h>

2: int main(int argc, char *>argv)

3: {

4: cout << "Received " << argc << " arguments...\n";

5: for (int i=0; i<argc; i++)

6: cout << "argument " << i << ": " << argv[i] << endl;

7: return 0;

8: }

Результат:

TestProgram Teach Yourself C++ In 21 Days

Received 7 arguments...

argument 0: TestProgram.exe

argument 1: Teach

argument 2: Yourself

argument 3: C++

argument 4: In

argument 5: 21

argument 6: Days

Примечание: Вам придется либо запустить этот код из командной строки DOS, либо установить параметры командной строки с помощью компилятора (см. документацию компилятора).

Анализ: В функции main() объявляются два аргумента: argc — целочисленное значение, указывающее число аргументов командной строки, и argv — указатель на массив строк. Каждый элемент этого массива представляет аргумент командной строки. Обратите внимание, argv можно также объявить как char *argv[] или char[][]. Программист может выбрать вариант, который ему более по душе. Даже если в программе этот аргумент будет объявлен как указатель на указатель, для доступа к определенным элементам можно воспользоваться индексом смещения элемента от начала массива.

В строке 4 массив argv используется для вывода числа установленных аргументов командной строки. Всего их оказалось семь, включая имя программы.

В строках 5 и 6 задается цикл for, который выводит значения всех аргументов командной строки по отдельности, обращаясь к ним по имени массива argv с указанием смещения [i]. Для вывода значений аргументов используется объект cout.

Листинг 16.20 является переписанной версией листинга 16.18, в которой имя файла задается как аргумент командной строки.

Листинг 16.20. Использование аргументов командной строки

1: #include <fstream.h>

2:

3: class Animal

4: {

5: public:

6: Animal(intweight, long days):itsWeight(weight), itsNumberDaysAlive(days)( }

7: ~Animal(){ }

8:

9: int GetWeight()const { return itsWeight; }

10: void SetWeight(int weight) { itsWeight = weight; }

11:

12: long GetDaysAlive()const { return itsNumberDaysAlive; }

13: void SetDaysAlive(long days) { itsNumberDaysAlive = days; }

14:

15: private:

16: int itsWeight;

17: long itsNumberDaysAlive;

18: };

19:

20: int main(int argc, char *argv[]) // возвращает 1 в случае ошибки

21: {

22: if (argc != 2)

23: {

24: cout << "Usage: " << argv[0] << " <filename>" << endl;

25: return(1);

26: }

27:

28: ofstream fout(argv[1],ios::binary);

29: if (!fout)

30: {

31: cout << "Unable to open " << argv[1] << " for writing.\n";

32: return(1);

33: }

34:

35: Animal Bear(50,100);

36: fout.write((char*) &Bear,sizeof Bear);

37:

38: fout.close();

39:

40: ifstream fin(argv[1],ios::binary);

41: if (!fin)

42: {

43: cout << "Unable to open " << argv[1] << " for reading.\n";

44: return(1);

45: }

46:

47: Animal BearTwo(1,1);

48:

49: cout << "BearTwo weight: " << BearTwo.GetWeight() << endl;

50: cout << "BearTwo days: " << BearTwo.GetDaysAlive() << endl;

51:

52: fin.read((char*) &BearTwo, sizeof BearTwo);

53:

54: cout << "BearTwo weight: " << BearTwo.GetWeight() << endl;

55: cout << "BearTwo days: " << BearTwo.GetDaysAlive() << endl;

56: fin.close();

57: return 0;

58: }

Результат:

BearTwo weight: 1

BearTwo days: 1

BearTwo weight: 50

BearTwo days: 100

Анализ: Объявление класса Animal аналогично представленному в листинге 16.18. Однако в этом случае пользователю не предлагается ввести имя файла, а используется аргумент командной строки. В строке 2 объявляется функция main(), принимающая два параметра: количество аргументов командной строки и указатель на массив символов, в котором сохраняются аргументы командной строки.

В строках 22—26 проверяется, соответствует ли установленное число аргументов ожидаемому. Если пользователь забыл ввести имя файла, то выводится сообщение об ошибке:

Usage TestProgram <имя файла>

После этого программа завершает свою работу. Обратите внимание, что при выводе имени программы используется не константная строка, а значение argv[0] . Данное выражение будет правильно выводить имя программы, даже если оно будет изменено после компиляции.

В строке 28 программа пытается открыть двоичный файл с указанным именем. Однако, вместо того чтобы копировать и хранить имя файла во временном массиве, как это было в листинге 16.18, его можно задать в командной строке и затем возвратить из argv[1 ].

Точно так же имя файла возвращается в строке 40, где этот файл открывается для ввода данных, и в строках 25 и 31 при формировании сообщений об ошибках открытия файлов.

Резюме

Сегодня вы познакомились с потоками и глобальными объектами cout и cin. Основное предназначение объектов istream и ostream состоит в инкапсулировании буферизированого ввода и вывода данных на стандартные устройства ввода-вывода.

В каждой программе создается четыре стандартных потоковых объекта: cout, cin, cerr и clog. Однако в большинстве операционных систем эти объекты можно переадресовывать.

Объект cin класса istream используется для ввода данных обычно вместе с перегружаемым оператором ввода (>>). Объект cout класса ostream используется для вывода данных в комбинации с оператором вывода (<<).

Стандартные объекты ввода-вывода включают много других функций-членов, например get() и put(). Поскольку эти методы возвращают ссылки на объект потока, несколько вызовов функций можно объединять в одном выражении.

Для настройки работы объектов потока используются манипуляторы. С их помощью можно устанавливать не только опции форматирования и отображения, но и многие другие атрибуты объектов потока.

Обмен данными с файлами осуществляется с помощью классов fstream, производных от класса iostream. Кроме обычных операторов ввода и вывода, эти классы поддерживают использование функций read() и write(), позволяющих считывать и записывать целые объекты в двоичные файлы.

Вопросы и ответы

Как определить, когда использовать операторы ввода и вывода, а когда другие функции-члены классов потока?

В целом операторы ввода и вывода проще в использовании, поэтому в большинстве случаев лучше обращаться именно к ним. В некоторых других случаях, когда эти операторы не справляются со своей работой (например, при вводе строки из слов, разделенных пробелами), можно прибегнуть к использованию других функций.

Какое отличие между cerr и clog?

Объект cerr не буферизируется? Другими словами, все данные, поступающие в cerr, немедленно выводятся на экран. Это отлично подходит для вывода ошибок на

экран, однако дорого обойдется при записи регистрационной информации на диск. Объект clog буферизирует свой вывод, поэтому в последнем случае может быть более эффективным.

Зачем создавать потоки, если отлично работает функция printf()? Функция printf() не контролирует строго типы выводимых данных, чего требуют стандарты C++. Кроме того, эта функция не поддреживает работу с классами.

Когда следует применять метод putback()?

Этот метод весьма эффективен в тех случаях, когда для определения соответствия введенного символа установленным ограничениям используется одна операция считывания, а для записи символа в буфер используются некоторые другие операций. Наиболее часто это находит применение при анализе синтаксических конструкций файла, например при создании компиляторов.

Когда следует использовать функцию ignore()?

Наиболее часто она используется после функции get(). Поскольку последняя оставляет в буфере символ разрыва строки, иногда за вызовом функции get() следует вызов ignore(1, '\n');. Эта функция, как и putback(), используется, как правило, при синтаксическом разборе файлов.

Мои друзья используют в своих программах на C++ функцию printf(). Можно ли и мне ее использовать?

Конечно же, можно. Однако, хотя эта функция более проста в использовании, вы утратите строгий контроль за типами файлов и затрудните работу с объектами классов.

Коллоквиум

В этом разделе предлагаются вопросы для самоконтроля и укрепления полученных знаний и приводится несколько упражнений, которые помогут закрепить ваши практические навыки. Попытайтесь самостоятельно ответить на вопросы теста и выполнить задания, а потом сверьте полученные результаты с ответами в приложении Г. Не приступайте к изучению материала следующей главы, если для вас остались неясными хотя бы некоторые из предложенных ниже вопросов.

Контрольные вопросы

1. Что такое оператор ввода и как он работает?

2. Что такое оператор вывода и как он работает?

3. Перечислите три варианта перегруженной функции cin.get() и укажите основные их отличия.

4. Чем cin.read() отличается от cin.getline()?

5. Какая ширина устанавливается по умолчанию для вывода длинных целых чисел с помощью оператора вывода?

6. Какое значение возвращает оператор вывода?

7. Какой параметр принимается конструктором объекта ofstream?

8. Что устанавливает аргумент ios::ate?

Упражнения

1. Напишите программу, использующую четыре стандартных объекта класса iostream — cin, cout, cerr и clog.

2. Напишите программу, предлагающую пользователю ввести свое полное имя с последующим выводом этого имени на экран.

3. Перепишите листинг 16.9, отказавшись от использования методов putback() и ignore().

4. Напишите программу, считывающую имя файла в качестве аргумента командной строки и открывающую файл для чтения. Разработайте алгоритм анализа всех символов, хранящихся в файле, и выведите на экран только текстовые символы и знаки препинания (пропускайте все непечатаемые символы). Закройте файл перед завершением работы программы.

5. Напишите программу, которая выведет заданные аргументы командной строки в обратном порядке, отбросив имя программы.