第4章 C++的输入输出流及其应用

1. 重载操作符<<
• 当实现一个类类型时，如果希望这个类支持输入和输出操作符，那么必 须提供重载的输入和输出操作符的实例； • 输出操作符是一个双目操作符，它返回一个ostream引用，重载定义的 通用框架如下所示： ostream& operator<<(ostream& os, const ClassType& object)
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4.1.2 C++对流文件的操作
ios::app：打开一个已经存在的文件用于输出，使输出追加到文件尾部 有一个文件名称； ios::ate：以附加模式打开一个已经存在的文件用于输出，文件指针自动移到文件尾部 ios::in：打开一个已经存在的文件用于输入 • 在C++中可以处理文件的流类有：ifstream, ofstream, fstream，它们 ios::out：打开一个文件用于输出，如果文件不存在则自动创建，该值为默认值 对文件的操作可以分为4步： ios::trunc：打开一个文件用于输出，文件已经存在则删除原有内容，不存在则创建 – 定义文件流类对象 ios::nocreate：打开一个文件，如果文件不存在则打开文件失败 – 打开文件 ios::noreplace：打开文件，如果文件已经存在则打开文件失败 ios::binary：以二进制方式打开文件 – 对文件进行读写操作 注：多种打开方式可以组合；对于有默认值的可以不指定打开方式 – 关闭文件
4. 数组和容器类型的输出
• 理解程序4.4.cpp
5. 输入操作符>>
• 考虑语句：while(cin>>ival): int item_number; string item_name; double item_price; – 语句表示：从标准输入读入一个序列，直到cin为false为止； cout<<"Please enter the item_number, item_name, and price: "<<endl; – 当读到文件结束标记或遇到一个无效的输入值，cin>>返回false； cin>>item_number; cin>>item_name; cin>>item_price; cout<<"The values entered are: item# " – 在读入一个无效值的情况下，cin被放置到一种错误的状态中，并且 <<item_number<<" " <<item_name<<" @$" <<item_price<<endl; 对于值的所有读入动作都将被停止。 运行，从键盘输入：10247 widget 19.99 回车，输出结果为： The预定义的输入操作符可以接受任何的内置数据类型，如： • values entered are: item# 10247 widget @$19.99 • “数值的读操作”比“数值的写操作”更容易导致iostream错误; • C++不推荐使用连接形式的的输入操作符； • 对于字符串的输入操作，C++推荐使用string类型，而不是char*； • 理解程序4.4.cpp。
• 文件是存储在磁盘、磁带等外部设备上的数据集合，每一个文件都必须
1. 定义流类对象 2. 打开文件
void open(const unsigned char* filename, int mode, int access = filebuf::openprot);
• access：文件的系统属性（0、1、2、3）；nMode：打开模式，取值为：
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6. 条件状态
• 只有流对象处于正常状态下，输入才能正确继续执行，可以通过以下方 式来判断流对象是否处于正常状态：
if(!cin) //判断cin是否处于错误状态 //读入出错
• 流对象有四种状态标志：ios_base::eofbit、ios_base::badbit、 ios_base::failbit和ios_base::goodbit，这几种标志的结果可以通过 流对象调用对应的函数来获取
简化的iostream类层次结构
• 在C++中，输出主要由左移操作符(<<)来完成；输入主要由右移操作符 (>>)来完成； • C++还支持对文件和内存的输入/输出，他们分别由类ifstream、 ofstream和fstream以及istringstream、ostringstream和 2010年10月 共13页第2页 stringstream来支持。 重庆理工大学计算机科学与工程学院计
• 理解程序4.14.cpp
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4.5 格式控制
每一个iostream库对象都维护一个格式状态，它控制格式化操 作的细节，C++提供了一组预定义操作符，用来修改对象的格 式状态。
4.5.1 布尔量的输出控制操作符
– cin，代表标准输入的istream类对象，允许从用户终端读入数据； – cout，代表标准输出的ostream类对象，允许向用户终端写数据； – cerr，代表标准错误的ostream类对象，是导出程序错误消息的地方。
istream ostream
iostream ifstream 非虚拟继承 fstream ofstream 虚拟继承
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4.4 read()和write()输入/输出函数
• write()输出固定长度的字符序列，read()从输入流中读入固定长 度的字符序列，通过函数gcount()可以获取由最后一个read()调 用提取的字节数，它们的函数原型如下：
2. 变量地址输出
• 默认情况下C++按十六进制输出地址值； • 默认情况下char*输出的是他所指向的字符串的内容，而不是地址； • 理解程序4.2.cpp。
3. 输出操作符的优先级
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• 理解并修改程序4.3.cpp。
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4.3.2 get()和put()用于文件输入/输出
• 当把一个ifstream、ofstream或fstream对象与get、put或 getline函数关联起来，则这三个函数就可以对文件进行输 入/输出操作了，理解程序4.12.cpp。
ostream& write(const char* sink, streamsize length); istream& read(char* addr, streamsize size);
4.4.1 read()和write()函数用于标准输入/输出
• 理解程序4.13.cpp
4.4.2 read()和write()函数用于文件输入/输出
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4.3 get()和put()输入/输出函数
4.3.1 get()和put()用于标准输入/输出
• get()和put()函数比较适合不知道输入输出的具体数据类型，而 只是按字节逐字读/写的场合； • get()一次读入一个字节，put()一次输出一个字节，这两个函数 通常配合在一起使用； • get()函数有三种形式，形式一参见程序4.8.cpp，形式二参见程 序4.9.cpp，形式三参见程序4.10.cpp； • istream& ignore(streamsize length = 1, int delim = traits::eof)：从输入流中读入并丢弃length个字符，或者遇到 delimiter之前包含delimiter在内的所有字符，或者直到文件结 尾，如程序4.10.cpp ； • istream& getline(char* sink, streamsize size, char delimiter=‘\n’)：功能跟get()的第三种形式类似，但是它直接丢 弃delimiter而不是将其留作输入流的下一个字符，如程序 4.11.cpp。
3. 关闭文件
• 理解程序4.1.cpp。
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4.2 >>和<<输入/输出操作符
4.2.1 >>和<<用于标准输入/输出 1. 常见的输出
• 输出操作符可以接受任何内置数据类型的实参，包括const char*， string，complex，表达式和函数调用等； • endl是一个ostream操作符，它把一个换行符插入到输出流中，再刷新 ostream缓冲区； • 由于输出操作符<<为左结合性，同时输出操作后的返回结果是一个 ostream对象，所以多个输出操作符<<可以连接在一起。
{ os << //按照需要的格式进行输出 return os; //返回ostream对象
}
• 第1个参数是一个ostream对象的引用，第2个参数一般是一个特定类类 型的const引用，返同类型是一个ostream引用，且它的值总是该输出操 作符所应用的ostream对象； • 因为第1个实参是一个ostream引用，所以输出操作符必须定义为非成员 函数，当输出操作符要求访问非公有成员时，必须将它声明为该类的友 元，理解程序4.6.cpp。 2010年10月 共13页第7页
第4章 C++的输入/输出流及其应用
重点 1.<<和<<的使用 2.get()和put()的使用 3.read()和write()的使用 4.输入/输出中的格式控制 5.示例系统的输入/输出类设计
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4.1
概述
– if(inOut.eof()) – if(inOut.bad()) – if(inOut.fail()) – if(inOut.good())
• 可以通过以下两种方式显示地修改流对象的状态值：
– cin.clear(); //将cin重设为正常状态 – cin.setstate(ios::failbit); //将cin设为failbit状态 – cin.setstate(ios::badbit | ios::failbit); //同时设置多个状态
ios
4.1.1 C++输入/输出流类库
• C++的输入/输出流由iostream提供； • iostream为内置数据类型提供了默认的输 入/输出操作； • 用户可以通过扩展iostream来支持新数据 类型的输入/输出； • iostream类库的层次关系如右图：
• iostream类库中定义了三个标准的流对象
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2. 重载操作符>>
• 跟输出操作符类似，重载输入操作符的通用框架如下所示：
istream& operator>>(istream& is, ClassType& object) { is >> //按照需要的格式输入 return is; //返回istream对象 }
• 相对于输出操作符，输入操作符的重载更容易出错，理解程 序4.7.cpp，
– 由于不正确的格式而导致失败，istream应该把状态标记为fail： is.setstate(ios::failbit)； – 如果istream对象is处于错误状态，则对istream对象的操作一直无 效，这就是while(is && (ch = is.get()) != ‘>’)要双重判断的原 因；
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4.2.2 >>和<<用于文件输入/输出
• 通过ifstream, ofstream, fstream对象和<</>>操作符可以直接对文件 进行输入/输出，理解程序4.5.cpp；
4.2.3 >>和<<操作符的重载