第9章 C++的I-O流类库(成教)

第9章

C++的输入和输出

9.1C++为何建立自己的输入输出系统

因为在C++中用户需要定义众多的自定义类型，但C语言的输入输出系统不支持用户自定义的类型。请看下面的类:

classmy_class{inti;floatf;char*str;}obj;对此类类型，在C语言中下面的语句是不能接受的:printf(＂%my_class＂,obj);使用C++的输入输出系统,可通过重载”<<”和”>>”运算符来解决以上问题；C++的流类比C的输入输出函数具有更大的优越性。9.2C++的流库及其基本结构9.2.1C++的流

在C++中，流类是为输入输出提供的一组类，它们都放在流库中。流总是与某一设备相联系的（例如键盘、屏幕或硬盘等），通过使用流类中定义的方法，就可以完成对这些设备的输入输出操作。

流具有方向性:与输入设备(如键盘)相联系的流称为输入流;与输出设备(如屏幕)相联系的流称为输出流;与输入输出设备(如磁盘)相联系的流称为输入输出流。

C++中包含几个预定义的流对象：标准输入流cin 与标准输入设备相关联。缺省情况下，标准输入设备是键盘。

标准输出流cout

与标准输出设备相关联，缺省情况下，标准输出设备是屏幕。非缓冲型的标准出错流cerr

与标准错误输出设备相关联。非缓冲方式，直接向显示器上输出有关信息缓冲型的标准出错流clog

与标准错误输出设备相关联。缓冲方式，clog中的信息存放在缓冲区中，缓冲区满后或遇endl时向显示器输出。9.2.2流类库

C++流类库具有两个平行的基类:streambuf类和ios类，所有其他的流类都是从它们直接或间接地派生出来的其中:ios类为输入输出操作在用户一方的接口，负责高层操作；streambuf类为输入输出操作在物理设备一方的接口，负责低层操作。

9.3预定义类型的输入输出

9.3.1无格式输入输出基于C++类库的输入输出需使用两个流对象cin和cout，还要用与之相配套的两个输入输出运算符“>>”和“<<”，其一般的格式为：

cin>>变量;

//输人

cout<<常量或变量;

//输出1.输出运算符从运算符角度来看，输出通过输出运算符“<<”来完成的。输出运算符“<<”也称插入运算符，它是一个双目运算符，有两个操作数，左操作数为ostream类的一个对象（如cout），右操作数为一个系统预定义类型的常量或变量。例如cout<<"Thisisastring.\n";完成的功能为：写字符串“Thisisastring.”到流对象cout。（cout为标准输出流，通常为屏幕。）2.输入运算符从运算符角度来看，输入操作通过输入运算符“>>”来完成。输入运算符“>>”也称提取运算符，也是一个双目运算符，有两个操作数，左面的操作数是istream类的一个对象(cin)，右面的操作数是系统预定义的任何数据类型的变量。例如:intx;cin>>x;此时，用户从键盘输入的数值会自动地转换为变量x的类型，并存入变量x内。

9.3.2格式化输入输出

C++提供了两种进行格式控制的方法：一种是使用ios类中有关格式控制的成员函数进行格式控制；另一种是使用称为操纵符的特殊类型的函数进行格式控制。

1.用ios类的成员函数进行格式控制

1）状态标志字

格式控制主要是通过对状态标志字的操作来完成的。

在ios类的public部分定义了一个枚举，它的每个成员分别定义状态标志字的一个位，每一位都称为一个状态标志位。enum{skipws=0x0001，//跳过输入中的空白，可用于输出left=0x0002，//左对齐输出，可用于输出right=0x0004，//右对齐输出，可用于输出internal=0x0008，//在符号位和基指示符后填入字符，可用于输出dec=0x0010，//转换基制为十进制数，可用于输入或输出oct=0x0020，//转换基制为八进制数，可用于输入或输出hex=0x0040，//转换基制为十六进制数，可用于输入或输出showbase=0x0080，//在输出时显示基指示符，可用于输入或输出showpoint=0x0100，//在输出时显示小数点，可用于输出

uppercase=0x0200，//十六进制输出时，表示制式//和表示数值的字符一律为大写，可用于输出showpos=0x0400，//对正整数显示正号，可用于输出scientific=0x0800，//用科学表示法显示浮点数，可用于输出fixed=0x1000，//用定点形式显示浮点数，可用于输出unitbuf=0x2000，//在输出操作后立即刷新所有流，可用于输出stdio=0x4000，//在输出操作后刷新stdout和stderr，可用于输出};

这些枚举元素的值有一个共同的特点：分别使二进制表示的状态标志字的不同位为“1”，例如:skipws0x00010000000000000001left0x00020000000000000010right0x00040000000000000100

2）控制输入输出格式的成员函数

函数原型功能longios∷setf(longflags);longios∷unsetf(longflags);longios∷flags();longios∷flags(longflags);intios∷width();intios∷width(intw);intios∷precision(intp);charios∷fill();charios∷fill(charch);设置状态标志flags清除状态标志，并返回前状态标志测试状态标志设置标志flags，并返回前状态标志返回当前的宽度设置值设置域宽w，返回以前的设置设置小数位数p，返回以前的小数位数返回当前的填充字符设置填充字符ch，返回当前的填充字符例9.3成员函数进行格式控制。

cout<<"x_width="<<cout.width()<<endl;cout<<"x_fill="<<cout.fill()<<endl;cout<<"x_precision="<<cout.precision()<<endl;cout<<123<<""<<123.45678<<endl;cout<<"_________________________________\n";程序运行结果如下:x_width=0//默认为0，按实际宽度输出x_fill=//默认取空格x_precision=0//默认取0，按实际小数位数输出123123.45678-----------------------------cout<<"***x_width=10,x_fill=,x_precision=4***\n";cout.width(10);cout.precision(4);cout<<123<<""<<123.45678<<""<<234.567<<endl;cout<<"x_width="<<cout.width()<<endl;cout<<"x_fill="<<cout.fill()<<endl;cout<<"x_precision="<<cout.precision()<<endl;cout<<"_________________________________\n";程序运行结果如下:***x_width=10,x_fill=,x_precision=4***123123.4568234.567

x_width=0//所设置的域宽仅对下一个流输出操作有效，当一次输出操作完成后，域宽又恢复为0x_fill=x_precision=4-----------------------------cout<<"***x_width=10,x_fill&,x_precision=4***\n";cout.fill(‘&’);cout.width(10);cout.precision(4);cout<<123<<""<<123.45678<<endl;

cout.setf(ios::left);//默认时为右对齐cout.width(10); cout<<123<<""<<123.45678<<endl;cout<<"x_width="<<cout.width()<<endl;cout<<"x_fill="<<cout.fill()<<endl;cout<<"x_precision="<<cout.precision()<<endl;//设置了precision()和fill()后，在程序中一直有效，除非它们被重新设置程序运行结果如下:***x_width=10,x_fill=&,x_precision=4***&&&&&&&123123.4568123&&&&&&&123.4568

x_width=0x_fill=&x_precision=4

C++提供的预定义操纵符如下：(1)dec以十进制形式输入或输出整型数。

(2)hex以十六进制形式输入或输出整型数。

(3)oct以八进制形式输入或输出整型数。(4)ws用于在输入时跳过前导的空白符，可用于输入。(5)endl插入一个换行符并刷新输出流，仅用于输出。(6)ends插入一个空字符’\0’，通常用来结束一个字符串，仅用于输出(7)flush刷新一个输出流，仅用于输出2.用C++提供的预定义的操纵符进行输入输出格式控制(8)setbase(intn)设置转换基格式为为n（n的取值为0、8、10或16，缺省为0），表示采用十进制，仅用于输出。(9)resetiosflags(longf)关闭由参数f指定的格式标志，可用于输入或输出(10)setiosflags(longf)设置由参数f指定的格式标志，

可用于输入或输出(11)setfill(intch)设置ch为填充字符，缺省时为空格，可用于输入或输出(12)setprecision(intn)设置小数部分的位数，可用于输入或输出(13)setw(intn)设置域宽为n，可用于输入或输出例9.4操纵符的使用。 #include<iostream.h> #include<iomanip.h> main() {cout<<setw(10)<<123<<567<<endl;//① cout<<123<<setiosflags(ios::scientific)<<setw(20)//② <<123.456789<<endl; cout<<123<<setw(10)<<hex<<123<<endl;//③ cout<<123<<setw(10)<<oct<<123<<endl;//④ cout<<123<<setw(10)<<dec<<123<<endl;//⑤ cout<<resetiosflags(ios::scientific)<<setprecision(4)//⑥ <<123.456789<<endl; cout<<setiosflags(ios::left)<<setfill('#')<<setw(8)//⑦ <<123<<endl; cout<<resetiosflags(ios::left)<<setfill('$')<<setw(8)//⑧ <<456<<endl; return0;}

程序运行结果为:123567①1231.234567e+02②1237b③7b

173④173123⑤123.4568⑥123#####⑦$$$$$456⑧3.用户自定义的操纵符

若为输出流定义操纵符函数，则定义形式如下:

ostream&manip_name(ostream&stream){…//自定义代码returnstream;}

若为输入流定义操纵符函数，则定义形式如下:

istream&manip_name(istream&stream){…//自定义代码returnstream;}例9.5为输出流定义操纵符函数。 #include<iostream.h> #include<iomanip.h> ostream&output1(ostream&stream) {stream.setf(ios::left); stream<<setw(10)<<hex<<setfill(’&’); returnstream; } intmain() {cout<<123<<endl; cout<<output1<<123<<endl; return0; }例9.6为输入流定义操纵符函数。 #include<iostream.h> #include<iomanip.h> istream&input1(istream&in) {in>>hex; cout<<"Enternumberusinghexformat:"; returnin; } intmain() {inti; cin>>input1>>i; cout<<"***"<<hex<<i<<"***"<<dec<<i<<"***"<<endl; return0; }9.4.1重载输出运算符“<<”

定义输出运算符“<<”重载函数的一般格式如下:

ostream&operator<<(ostream&out，class_name&obj){out<<obj.item1;out<<obj.item2;...out<<obj.itemn;returnout;}

9.4用户自定义类型的输入输出9.4.2重载输入运算符“>>”

定义输入运算符函数“>>”重载函数的一般格式如下:

istream&operator>>(istream&in，class_name&obj){in>>obj.item1;in>>obj.item2;...in>>obj.itemn;returnin;}

例9.7输出运算符“<<”重载。#include<iostream.h>classcoord{intx,y;public:coord(inti=0,intj=0){x=i;y=j;}friendostream&operator<<(ostream&stream,coord&ob);};ostream&operator<<(ostream&stream,coord&ob){stream<<ob.x<<","<<ob.y<<endl;returnstream;}main(){coorda(55,66),b(100,200);cout<<a<<b;return0;}例9.8输入运算符“>>”重载。#include<iostream.h>classthree_d{public:three_d(inta,intb,intc){x=a;y=b;z=c;}friendostream&operator<<(ostream&output,three_d&ob);friendistream&operator>>(istream&itput,three_d&ob);private:intx,y,z;};ostream&operator<<(ostream&output,three_d&ob){output<<ob.x<<",";output<<ob.y<<",";output<<ob.z<<endl;returnoutput; }

istream&operator>>(istream&input,three_d&ob) { cout<<"Enterx,y,zvalue:"; input>>ob.x; input>>ob.y; input>>ob.z; returninput; } main() { three_dobj(10,20,30);//定义类three_d的对象obj cout<<obj;//输出对象obj的成员值 cin>>obj;//输入对象obj的各成员值，将原值覆盖 cout<<obj;//输出对象obj的成员值（新值） return0; }9.5文件的输入输出

9.5.1文件的打开与关闭1.文件的打开

为了对一个文件进行读写操作，应先“打开”该文件；在使用结束后，则应“关闭”文件。

在C++中，打开一个文件，就是将这个文件与一个流建立关联；关闭一个文件，就是取消这种关联。

要执行文件的输入输出，须做三件事：(1)在程序中包含头文件fstream.h;(2)建立流。建立流的过程就是定义流类的对象，例如:ifstreamin;ofstreamout;fstreamboth;分别定义了输入流对象in；输出流对象out；输入输出流对象both。

(3)使用open()函数打开文件，也就是使某一文件与上面的某一流相联系。open()函数是上述三个流类的成员函数，其原型是在fstream.h中定义的，原型为:

voidopen(constunsignedchar*filename，intmode，intaccess=filebuf::openprot);

filename：文件名，可包含路径说明。

Mode：文件打开的模式ios::in

打开文件进行读操作ios::out

打开文件进行写操作ios::ate

打开时文件指针定位到文件尾ios::app

添加模式，所有增加都在文件尾部ios::trunc如果文件已存在则清空原文件ios::nocreate

如果文件不存在则打开失败ios::binary

二进制文件（非文本文件）

对于ifstream流，mode的默认值为ios::in；对于ofstream流，mode的默认值为ios::out。Access：文件保护方式 filebuf::openprot兼容共享方式*filebuf::sh_none独占不共享filebuf::sh_read允许读共享filebuf::sh_write允许写共享

2.文件的关闭在使用完一个文件后，应该把它关闭。所谓关闭，实际上就是使打开的文件与流“脱钩”。关闭文件可使用close()函数完成，close()函数也是流类中的成员函数，它不带参数，不返回值。例如:

out.close();将关闭与流out相联接的文件。9.5.2文件的读写

1.文本文件的读写一旦文件打开了，从文件中读取文本数据与向文件中写入文本数据都十分容易，只需使用运算符“<<”与“>>”就可以了，只是必须用与文件相联接的流代替cin和cout。

例9.9把一个整数、一个浮点数和一个字符串写到磁盘文件test中。#include<fstream.h> intmain() {ofstreamfout("test"); if(!fout) {cout<<"Cannotopenoutputfile\n,"; return1; }

fout<<10<<""<<123.456<<"\"Thisisatextfile.\"\n"; fout.close(); return0;}2.二进制文件的读写

(1)用get()函数和put()函数读写二进制文件 get()函数有许多格式，其中最常用的版本原型:

istream&get(char&ch);//get()函数从相关流中只读一个字节，并把该值放入ch中并返回该流，当到达文件尾时，使该流的值为0。

其它,如istream&get(char*,intnCount,chardelim)

//函数从输入流中提取内容，直到遇到文件结束，或遇到结束符delim，或已读入nCount-1个字符.

istream&get(char*,int)put()函数的原型如下:

ostream&put(charch);put()函数将ch写入流中并返回该流。例9.11将‘a’至‘z’的26个英文字母写入文件，而后从该文件中读出并显示出来。#include<iostream.h>#include<fstream.h>voidtest_write(){ofstreamfs("d:\\test.dat");inti;charc='a';for(i=0;i<26;i++){fs.put(c);c++;}}voidtest_read(){ifstreamfs("d:\\test.dat");charc;while(fs.get(c))cout<<c;}voidmain(){test_write();test_read();}(2)用read()函数和write()函数读写二进制文件

read()和write()原型如下:

istream&read(unsignedchar*buf，intnum);ostream&write(constunsignedchar*buf，intnum);例9.12用write()函数向文件test中写入整数与双精度数。 #include<iostream.h> #inc