Geum.ru

* законченный учебник и руководство по языку

Вид материалаЗакон
Подобный материал:
1   ...   17   18   19   20   21   22   23   24   ...   34
, сводится к использованию

версии функции setf(), работающей со вторым "псевдопараметром", который

показывает какой именно флаг мы хотим добавить к новому значению.


Поэтому обращения


cout.setf(ios::oct,ios::basefield); // восьмеричное

cout.setf(ios::dec,ios::basefield); // десятичное

cout.setf(ios::hex,ios::basefield); // шестнадцатеричное


установят систему счисления, не затрагивая других компонентов состояния

потока. Если система счисления установлена, она используется до явной

переустановки, поэтому


cout << 1234 << ' '; // десятичное по умолчанию

cout << 1234 << ' ';


cout.setf(ios::oct,ios::basefield); // восьмеричное

cout << 1234 << ' ';

cout << 1234 << ' ';


cout.setf(ios::hex,ios::basefield); // шестнадцатеричное

cout << 1234 << ' ';

cout << 1234 << ' ';


напечатает


1234 1234 2322 2322 4d2 4d2


Если появится необходимость указывать систему счисления для каждого

выдаваемого числа, следует установить флаг showbase. Поэтому, добавив

перед приведенными выше обращениями


cout.setf(ios::showbase);


мы получим


1234 1234 02322 02322 0x4d2 0x4d2


Стандартные манипуляторы, приведенные в $$10.4.2.1, предлагают более

элегантный способ определения системы счисления при выводе целых.


10.4.1.5 Выравнивание полей


С помощью обращений к setf() можно управлять расположением символов

в пределах поля:


cout.setf(ios::left,ios::adjustfield); // влево

cout.setf(ios::right,ios::adjustfield); // вправо

cout.setf(ios::internal,ios::adjustfield); // внутреннее


Будет установлено выравнивание в поле вывода, определяемом функцией

ios::width(), причем не затрагивая других компонентов состояния потока.

Выравнивание можно задать следующим образом:


cout.width(4);

cout << '(' << -12 << ")\n";


cout.width(4);

cout.setf(ios::left,ios::adjustfield);

cout << '(' << -12 << ")\n";


cout.width(4);

cout.setf(ios::internal,ios::adjustfield);

cout << '(' << -12 << "\n";


что выдаст


( -12)

(-12 )

(- 12)


Если установлен флаг выравнивания internal (внутренний), то символы

добавляются между знаком и величиной. Как видно, стандартным является

выравнивание вправо.


10.4.1.6 Вывод плавающих чисел.


Вывод вещественных величин также управляется с помощью функций,

работающих с состоянием потока. В частности, обращения:


cout.setf(ios::scientific,ios::floatfield);

cout.setf(ios::fixed,ios::floatfield);

cout.setf(0,ios::floatfield); // вернуться к стандартному


установят вид печати вещественных чисел без изменения других

компонентов состояния потока.

Например:


cout << 1234.56789 << '\n';


cout.setf(ios::scientific,ios::floatfield);

cout << 1234.56789 << '\n';


cout.setf(ios::fixed,ios::floatfield);

cout << 1234.56789 << '\n';


напечатает


1234.57

1.234568e+03

1234.567890


После точки печатается n цифр, как задается в обращении


cout.precision(n)


По умолчанию n равно 6. Вызов функции precision влияет на все операции

ввода-вывода с вещественными до следующего обращения к precision,

поэтому


cout.precision(8);

cout << 1234.56789 << '\n';

cout << 1234.56789 << '\n';


cout.precision(4);

cout << 1234.56789 << '\n';

cout << 1234.56789 << '\n';


выдаст


1234.5679

1234.5679

1235

1235


Заметьте, что происходит округление, а не отбрасывание дробной части.

Стандартные манипуляторы, введенные в $$10.4.2.1, предлагают

более элегантный способ задания формата вывода вещественных.


10.4.2 Манипуляторы


К ним относятся разнообразные операции, которые приходится

применять сразу перед или сразу после операции ввода-вывода. Например:


cout << x;

cout.flush();

cout << y;


cin.eatwhite();

cin >> x;


Если писать отдельные операторы как выше, то логическая связь между

операторами неочевидна, а если утеряна логическая связь, программу

труднее понять.

Идея манипуляторов позволяет такие операции как flush() или

eatwhite() прямо вставлять в список операций ввода-вывода. Рассмотрим

операцию flush(). Можно определить класс с операцией operator<<(), в

котором вызывается flush():


class Flushtype { };


ostream& operator<<(ostream& os, Flushtype)

{

return flush(os);

}


определить объект такого типа


Flushtype FLUSH;


и добиться выдачи буфера, включив FLUSH в список объектов, подлежащих

выводу:


cout << x << FLUSH << y << FLUSH ;


Теперь установлена явная связь между операциями вывода и сбрасывания

буфера. Однако, довольно быстро надоест определять класс и объект для

каждой операции, которую мы хотим применить к поточной операции вывода.

К счастью, можно поступить лучше. Рассмотрим такую функцию:


typedef ostream& (*Omanip) (ostream&);


ostream& operator<<(ostream& os, Omanip f)

{

return f(os);

}


Здесь операция вывода использует параметры типа "указатель на функцию,

имеющую аргумент ostream& и возвращающую ostream&". Отметив, что flush()

есть функция типа "функция с аргументом ostream& и возвращающая

ostream&", мы можем писать


cout << x << flush << y << flush;


получив вызов функции flush(). На самом деле в файле

функция flush() описана как


ostream& flush(ostream&);


а в классе есть операция operator<<, которая использует указатель на

функцию, как указано выше:


class ostream : public virtual ios {

// ...

public:

ostream& operator<<(ostream& ostream& (*)(ostream&));

// ...

};


В приведенной ниже строке буфер выталкивается в поток cout дважды в

подходящее время:


cout << x << flush << y << flush;


Похожие определения существуют и для класса istream:


istream& ws(istream& is ) { return is.eatwhite(); }


class istream : public virtual ios {

// ...

public:

istream& operator>>(istream&, istream& (*) (istream&));

// ...

};


поэтому в строке


cin >> ws >> x;


действительно обобщенные пробелы будут убраны до попытки чтения в x.

Однако, поскольку по умолчанию для операции >> пробелы "съедаются" и

так, данное применение ws() избыточно.

Находят применение и манипуляторы с параметрами. Например,

может появиться желание с помощью


cout << setprecision(4) << angle;


напечатать значение вещественной переменной angle с точностью до

четырех знаков после точки.

Для этого нужно уметь вызывать функцию, которая установит

значение переменной, управляющей в потоке точностью вещественных.

Это достигается, если определить setprecision(4) как объект, который

можно "выводить" с помощью operator<<():


class Omanip_int {

int i;

ostream& (*f) (ostream&,int);

public:

Omanip_int(ostream& (*ff) (ostream&,int), int ii)

: f(ff), i(ii) { }

friend ostream& operator<<(ostream& os, Omanip& m)

{ return m.f(os,m.i); }

};


Конструктор Omanip_int хранит свои аргументы в i и f, а с помощью

operator<< вызывается f() с параметром i. Часто объекты таких классов

называют объект-функция. Чтобы результат строки


cout << setprecision(4) << angle


был таким, как мы хотели, необходимо чтобы обращение setprecision(4)

создавало безымянный объект класса Omanip_int, содержащий значение 4

и указатель на функцию, которая устанавливает в потоке ostream значение

переменной, задающей точность вещественных:


ostream& _set_precision(ostream&,int);


Omanip_int setprecision(int i)

{

return Omanip_int(&_set_precision,i);

}


Учитывая сделанные определения, operator<<() приведет к вызову

precision(i).

Утомительно определять классы наподобие Omanip_int для всех

типов аргументов, поэтому определим шаблон типа:


template class OMANIP {

T i;

ostream& (*f) (ostream&,T);

public:

OMANIP(ostream (*ff) (ostream&,T), T ii)

: f(ff), i(ii) { }


friend ostream& operator<<(ostream& os, OMANIP& m)

{ return m.f(os,m.i) }

};


С помощью OMANIP пример с установкой точности можно сократить так:


ostream& precision(ostream& os,int)

{

os.precision(i);

return os;

}


OMANIP setprecision(int i)

{

return OMANIP(&precision,i);

}


В файле можно найти шаблон типа OMANIP, его двойник для

istream - шаблон типа SMANIP, а SMANIP - двойник для ioss.

Некоторые из стандартных манипуляторов, предлагаемых поточной

библиотекой, описаны ниже. Отметим,что программист может определить новые

необходимые ему манипуляторы, не затрагивая определений istream,

ostream, OMANIP или SMANIP.

Идею манипуляторов предложил А. Кениг. Его вдохновили процедуры

разметки (layout ) системы ввода-вывода Алгола68. Такая техника имеет

много интересных приложений помимо ввода-вывода. Суть ее в том, что

создается объект, который можно передавать куда угодно и который

используется как функция. Передача объекта является более гибким

решением, поскольку детали выполнения частично определяются создателем

объекта, а частично тем, кто к нему обращается.


10.4.2.1 Стандартные манипуляторы ввода-вывода


Это следующие манипуляторы:


// Simple manipulators:

ios& oct(ios&); // в восьмеричной записи

ios& dec(ios&); // в десятичной записи

ios& hex(ios&); // в шестнадцатеричной записи

ostream& endl(ostream&); // добавить '\n' и вывести

ostream& ends(ostream&); // добавить '\0' и вывести

ostream& flush(ostream&); // выдать поток


istream& ws(istream&); // удалить обобщенные пробелы


// Манипуляторы имеют параметры:


SMANIP setbase(int b);

SMANIP setfill(int f);

SMANIP setprecision(int p);

SMANIP setw(int w);

SMANIP resetiosflags(long b);

SMANIP setiosflags(long b);


Например,


cout << 1234 << ' '

<< hex << 1234 << ' '

<< oct << 1234 << endl;


напечатает


1234 4d2 2322


и


cout << setw(4) << setfill('#') << '(' << 12 << ")\n";

cout << '(' << 12 << ")\n";


напечатает


(##12)

(12)


Не забудьте включить файл , если используете манипуляторы с

параметрами.


10.4.3 Члены ostream


В классе ostream есть лишь несколько функций для управления выводом,

большая часть таких функций находится в классе ios.


class ostream : public virtual ios {

//...

public:

ostream& flush();


ostream& seekp(streampos);

ostream& seekp(streamoff, seek_dir);

streampos tellp();

//...

};


Как мы уже говорили, функция flush() опустошает буфер в выходной поток.

Остальные функции используются для позиционирования в ostream при

записи. Окончание на букву p указывает, что именно позиция используется

при выдаче символов в заданный поток. Конечно эти функции имеют смысл,

только если поток присоединен к чему-либо, что допускает

позиционирование, например файл. Тип streampos представляет позицию символа

в файле, а тип streamoff представляет смещение относительно позиции,

заданной seek_dir. Все они определены в классе ios:


class ios {

//...

enum seek_dir {

beg=0, // от начала файла

cur=1, // от текущей позиции в файле

end=2 // от конца файла

};

//...

};


Позиции в потоке отсчитываются от 0, как если бы файл был массивом из

n символов:


char file[n-1];


и если fout присоединено к file, то


fout.seek(10);

fout<<'#';


поместит # в file[10].


10.4.4 Члены istream


Как и для ostream, большинство функций форматирования и управления

вводом находится не в классе iostream, а в базовом классе ios.


class istream : public virtual ios {

//...

public:

int peek()

istream& putback(char c);


istream& seekg(streampos);

istream& seekg(streamoff, seek_dir);

streampos tellg();

//...

};


Функции позиционирования работают как и их двойники из ostream.

Окончание на букву g показывает, что именно позиция используется при

вводе символов из заданного потока. Буквы p и g нужны, поскольку

мы можем создать производный класс iostreams из классов ostream и

istream, и в нем необходимо следить за позициями ввода и вывода.

С помощью функции peek() программа может узнать следующий символ,

подлежащий вводу, не затрагивая результата последующего чтения. С

помощью функции putback(), как показано в $$10.3.3, можно вернуть

ненужный символ назад в поток, чтобы он был прочитан в другое время.


10.5 Файлы и потоки


Ниже приведена программа копирования одного файла в другой. Имена

файлов берутся из командной строки программы:


#include

#include


void error(char* s, char* s2 ="")

{

cerr << s << ' ' << s2 << '\n';

exit(1);

}


int main(int argc, char* argv[])

{

if (argc != 3) error("wrong number of arguments");


ifstream from(argv[1]);

if (!from) error("cannot open input file",argv[1]);


ostream to(argv[2]);

if (!to) error("cannot open output file",argv[2]);


char ch;

while (from.get(ch)) to.put(ch);


if (!from.eof() || to.bad())

error("something strange happened");


return 0;

}


Для открытия выходного файла создается объект класса ofstream -

выходной поток файла, использующий в качестве аргумента имя файла.

Аналогично, для открытия входного файла создается объект класса

ifstream - входной файловый поток, также использующий в качестве

аргумента имя файла. В обоих случаях следует проверить состояние

созданного объекта, чтобы убедиться в успешном открытии файла, а

если это не так, операции завершатся не успешно, но корректно.

По умолчанию ifstream всегда открывается на чтение, а ofstream

открывается на запись. В ostream и в istream можно использовать

необязательный второй аргумент, указывающий иные режимы открытия:


class ios {

public:

//...

enum open_mode {

in=1, // открыть на чтение

out=2, // открыть как выходной

ate=4, // открыть и переместиться в конец файла

app=010, // добавить

trunc=020, // сократить файл до нулевой длины

nocreate=040, // неудача, если файл не существует

noreplace=0100 // неудача, если файл существует

};

//...

};


Настоящие значения для open_mode и их смысл вероятно будут зависеть

от реализации. Будьте добры, за деталями обратитесь к руководству по

вашей библиотеке или экспериментируйте. Приведенные комментарии

могут прояснить их назначение. Например, можно открыть файл с условием,

что операция открытия не выполнится, если файл уже не существует:


void f()

{

ofstream mystream(name,ios::out|ios::nocreate);


if (ofstream.bad()) {

//...

}

//...

}


Также можно открыть файл сразу на чтение и запись:


fstream dictionary("concordance", ios::in|ios::out);


Все операции, допустимые для ostream и ostream, можно применять к

fstream. На самом деле, класс fstream является производным от iostream,

который является, в свою очередь, производным от istream и ostream.

Причина, по которой информация по буферизации и форматированию для

ostream и istream находится в виртуальном базовом классе ios, в том,

чтобы заставить действовать всю эту последовательность производных

классов. По этой же причине операции позиционирования в istream и

ostream имеют разные имена - seekp() и seekg(). В iostream есть

отдельные позиции для чтения и записи.


10.5.1 Закрытие потоков


Файл может быть закрыт явно, если вызвать close() для его потока:


mystream.close();


Но это неявно делает деструктор потока, так что явный вызов close()

может понадобиться, если только файл нужно закрыть до достижения

конца области определенности потока.

Здесь возникает вопрос, как реализация может обеспечить

создание предопределенных потоков cout, cin и cerr до их первого

использования и закрытие их только после последнего использования.

Конечно, разные реализации библиотеки потоков из могут

по-разному решать эту задачу. В конце концов, решение - это

прерогатива реализации, и оно должно быть скрыто от пользователя. Здесь

приводится только один способ, примененный только в одной реализации,

но он достаточно общий, чтобы гарантировать правильный порядок

создания и уничтожения глобальных объектов различных типов.

Основная идея в том, чтобы определить вспомогательный класс,

который по сути служит счетчиком, следящим за тем, сколько раз

был включен в раздельно компилировавшиеся программные

файлы:


class Io_init {

static int count;

//...

public:

Io_init();

^Io_init();

};


static Io_init io_init ;


Для каждого программного файла определен свой объект с именем io_init.

Конструктор для объектов io_init использует Io_init::count как первый

признак того, что действительная инициализация глобальных объектов

потоковой библиотеки ввода-вывода сделана в точности один раз:


Io_init::Io_init()

{

if (count++ == 0) {

// инициализировать cout

// инициализировать cerr

// инициализировать cin

// и т.д.

}

}


Обратно, деструктор для объектов io_init использует Io_count, как

последнее указание на то, что все потоки закрыты:


Io_init::^Io_init()

{

if (--count == 0) {

// очистить cout (сброс, и т.д.)

// очистить cerr (сброс, и т.д.)

// очистить cin

// и т.д.

}

}


Это общий прием работы с библиотеками, требующими инициализации и

удаления глобальных объектов. Впервые в С++ его применил Д. Шварц.

В системах, где при выполнении все программы размещаются в основной

памяти, для этого приема нет помех. Если это не так, то накладные

расходы, связанные с вызовом в память каждого программного файла

для выполнения функций инициализации, будут заметны. Как всегда,

лучше, по возможности, избегать глобальных объектов. Для классов,

в которых каждая операция значительна по объему выполняемой работы,

чтобы гарантировать инициализацию, было бы разумно проверять такие

первые признаки (наподобие Io_init::count) при каждой операции.

Однако, для потоков такой подход был бы излишне расточительным.


10.5.2 Строковые потоки


Как было показано, поток может быть привязан к файлу, т.е. массиву

символов, хранящемуся не в основной памяти, а, например, на диске. Точно

так же поток можно привязать к массиву символов в основной памяти.

Например, можно воспользоваться выходным строковым потоком ostrstream

для форматирования сообщений, не подлежащих немедленной печати:


char* p = new char[message_size];

ostrstream ost(p,message_size);

do_something(arguments,ost);

display(p);


С помощью стандартных операций вывода функция do_something может писать

в поток ost, передавать ost подчиняющимся ей функциям и т.п. Контроль

переполнения не нужен, поскольку ost знает свой размер и при заполнении

перейдет в состояние, определяемое fail(). Затем функция display может

послать сообщение в "настоящий" выходной поток. Такой прием наиболее

подходит в тех случаях, когда окончательная операция вывода

предназначена для записи на более сложное устройство, чем традиционное,

ориентированное на последовательность строк, выводное устройство.

Например, текст из ost может быть помещен в фиксированную область на экране.

Аналогично, istrstream является вводным строковым потоком,

читающим из последовательности символов, заканчивающейся нулем:


void word_per_line(char v[], int sz)

/*

печатать "v" размером "sz" по одному слову в строке

*/

{

istrstream ist(v,sz); // создать istream для v

char b2[MAX]; // длиннее самого длинного слова

while (ist>>b2) cout <
}


Завершающий нуль считается концом файла.

Строковые потоки описаны в файле .


10.5.3 Буферизация


Все операции ввода-вывода были определены без всякой связи с типом

файла, но нельзя одинаково работать со всеми устройствами без учета

алгоритма буферизации. Очевидно, что потоку ostream, привязанному к

строке символов, нужен не такой буфер, как ostream, привязанному к

файлу. Такие вопросы решаются созданием во время инициализации разных

буферов для потоков разных типов. Но существует только один набор

операций над этими типами буферов, поэтому в ostream нет функций, код

которых учитывает различие буферов. Однако, функции, следящие за

переполнением и обращением к пустому буферу, являются виртуальными.

Это хороший пример применения виртуальных функций для единообразной

работы с эквивалентными логически, но различно реализованными

структурами, и они вполне справляются с требуемыми алгоритмами буферизации.

Описание буфера потока в файле