第八章-运算符重载及流类库(2011-3-28)

第九章运算符重载及流类库C++程序设计1/36本章主要内容运算符重载流类库文件流2/36运算符重载 C++语言允许程序员重新定义已有的运算符，使其能按用户的要求完成一些特定的操作，这就是所谓的运算符重载。 运算符重载与函数重载相似，其目的是设置某一运算符，让它具有另一种功能，尽管此运算符在原先C++语言中代表另一种含义，但他们彼此之间并不冲突。C++会根据运算符的位置辨别应使用哪一种功能进行运算。

3/36运算符重载 C++内部任何运算都是通过函数来实现的。运算符重载的实质就是函数重载。 在实现过程中，首先把指定的运算表达式转化为对运算符函数的调用，运算对象转化为运算符函数的实参，然后根据实参的类型来确定需要调用的函数，这个过程是在编译过程中完成的。4/36运算符重载 运算符的重载形式有两种：重载为类的成员函数和重载为类的友元函数。 运算符重载为类的成员函数的语法形式如下：<函数类型>operator<运算符>（<形参表>）{ <函数体>；} 运算符重载为类的友元函数的语法形式如下：friend<函数类型>operator<运算符>（<形参表>）{ <函数体>；}5/36例9.16/36P186<<、>>和++运算符重载实例插入符函数的一般形式为：ostream&operator<<(ostream&函数的流,类名&对象名){……//函数代码return函数的流;}提取符函数的一般形式为：istream&operator>>(istream&函数的流,类名&对象名){……//函数代码return函数的流;}7/36例9.28/36例9.3函数调用方式；直接使用运算符9/36例9.4

10/36类运算符和友元运算符的区别P190如果运算符所需的操作数，尤其是第一个操作数希望进行隐式类型转换，则该运算符应该通过友元来重载。另一方面，如果一个运算符的操作需要修改类对象的状态，则应当使用类运算符，这样更符合数据封装的要求。但参数是使用引用还是对象，则要根据运算符在使用中可能出现的情况来决定。11/36friendcomplexoperator+(形参1，形参2){……//函数体定义}关键字friend把complexoperator+(形参1，形参2)说明成类的友元，使得它能够访问类complex的私有数据。形参可以都是对象或者对象的引用；形参也可以一个为对象一个为引用，这要视具体问题而定。12/36例9.513/36例9.614/36流类库在C++中，输入输出操作是由“流”来处理的。所谓流，它是C++的一个核心概念，数据从一个位置到另一个位置的流动抽象为流。当数据从键盘或磁盘文件流入到程序中时，这样的流称为输入流，把输入数据来自的地方称为“源”当数据从程序中流向屏幕或磁盘文件时，这样的流称为输出流，把接收输出数据的地方称为“目标”15/36流类库当流被建立后就可以使用一些特定的操作从流中获取数据，如输入操作；也可向流中添加数据，如输出操作。从流中获取数据的操作称为提取操作，向流中添加数据的操作称为插入操作。执行输入、输出的类体系叫做流类提供这个流类实现的系统库叫做流类库16/36流类库C++针对流的特点，构造了功能强大的输入输出流库iosistreamostreamiostreamstreambufios类用来提供一些关于对流状态进行设置的功能，它是一个虚基类，其它类都是从这个派生而来但streambuf不是ios类的派生类，在类ios中只是有一个指针成员，指向streambuf类的一个对象。streambuf类是用来为ios类及其派生类提供对数据的缓冲支持。缓冲，是指系统在主存中开辟一个专用的区域用来临时存放输入输出信息，这个区域称为缓冲区。有了缓冲以后，输入输出时所占用的CPU时间就大大减少了，提高了系统的效率。因为只有当缓冲区满时，或当前送入的数据为新的一行时，系统才对流中的数据进行处理，称为刷新。itream和ostream类均是ios的公有派生类，前者提供了从流中提取数据的有关操作，后者则是提供了向流中插入数据的有关操作。iostream类是itream和ostream类公有派生的，该类并没有提供新的操作，只是将itream和ostream类综合在一起，提供一种方便。17/36流类库P194为了方便用户对基本输入输出流进行操作，只要在程序中包含头文件iostream，就可以使用C++提供的四个预定义的标准流对象：cin、cout、cerr和clog，它们都是std名称空间的流对象。cin是istream类的对象，用处理可定向得标准输入，即键盘输入。cout是ostream类的对象，用处理标准输出，即屏幕输出。cerr和clog都是ostream类的对象，用来处理标准出错信息，并将信息显示在屏幕上。在这四个标准流对象中，除了cerr不支持缓冲（发送给它的内容立即被输出到屏幕，并且不能被重定向到其它地方），其余三个都带有缓冲区。标准流通常使用提取运算符“>>”和插入运算符“<<”来进行输入输出操作的，而且系统还会自动地完成数据类型的转换。18/36

一种具体的物理设备，比如说键盘联接起来。C++的流类库预定义的4个流所联接起的具体设备为:cin

与标准输入设备相联接cout

与标准输出设备相联接cerr

与标准错误输出设备相联接(非缓冲方式)clog与标准错误输出设备相联接(缓冲方式)19/36文件流C++将文件看作是由连续的字符(字节)的数据顺序组成的。根据文件中数据的组织方式，可分为文本文件(ASCII文件)和二进制文件。文本文件中每一个字节用以存放一个字符的ASCII码值，而二进制文件是将数据用二进制形式存放在文件中，它保持了数据在内存中存放的原有格式。无论是文本文件还是二进制文件，都需要用文件指针来操纵。一个文件指针总是和一个文件所关联的，当文件每一次打开时，文件指针指向文件的开始，随着对文件的处理，文件指针不断地在文件中移动，并一直指向最新处理的字符(字节)位置。20/36P194ios

是…虚基类21/3622/36文件流为方便用户对文件的操作，C++提供了文件操作的文件流库filebufofstreamifstreamfstreamiosistreamostreamiostreamstreambufifstream类是从istream类公有派生而来，用来支持从输入文件中提取数据的各种操作ofstream类是从ostream公有派生而来，用来实现把数据写入到文件中的各种操作。fstream类是从iostream类公有派生而来，提供从文件中提取数据或把数据写入到文件的各种操作。filebuf类从streambuf类派生而来，用来管理磁盘文件的缓冲区，应用程序中一般很少涉及到该类。23/36文件流P199C++中文件输入/输出的基本过程1.在程序中要包含头文件fstream.h。2.创建一个流。ifstreamiFile;ofstreamoFile;fstreamioFile;3.将这个流与文件相关联，即打开文件。voidopen(constchar*filename,intmode,intaccess);4.文件的读写操作。5.关闭文件。iFile.close();oFile.close();参照P200【例9.9】24/36P19625/36P197

26/36例9.727/36例9.928/36文件流输出流的open函数，即打开文件voidopen(constchar*filename,intmode,intfilebuf::openprot);文件打开方式说明Ios_base::in以输入方式打开文件，即读文件（ifstream类对象默认方式）Ios_base::out以输出方式打开文件，即写文件（ofstream类对象默认方式）Ios_base::app以添加方式打开文件，新增加的内容添加在文件尾Ios_base::ate以添加方式打开文件，新增加的内容添加在文件尾，但下次添加时则添加在当前位置Ios_base::trunc如文件存在就打开并清除其内容，如不存在就建立新文件Ios_base::binary以二进制方式打开文件（默认为文本文件）Ios_base::nocreate打开已有文件，若文件不存在，则打开失败Ios_base::noreplace若打开的文件已经存在，则打开失败文件名访问模式打开方式29/36文件流filebuf::openport 共享方式，默认的方式filebuf::sh_none 独占方式，不允许共享filebuf::sh_read 允许读共享filebuf::sh_write 允许写共享30/36文件流

关闭文件时，系统把该文件相关联的文件缓冲区中的数据写到文件中，保证文件的完整，收回与该文件相关的内存空间，可供再分配，把磁盘文件名与文件流对象之间的关联断开，可防止误操作修改了磁盘文件。如又要对文件操作必须重新打开。三个文件流类各有一个关闭文件的成员函数:voidifstream::close();voidofstream::close();voidfstream::close();使用很方便，如：iFile.close();oFile.close(); iofile.close();31/36文件流对一个流对象进行输入、输出操作时，可能会产生错误，一般在进行文件的操作时，需要进行相应的错误判断if(cin.good())cin>>data;表示没有错误和文件没有结束时，才从文件获取数据32/36文件流处理错误的成员函数及功能如下：成员函数功能bad()如果进行非法操作，返回true，否则返回falseclear()清除内部错误状态eof()若文件读到末尾，返回true，否则返回falsegood(