第九章 C++的输入和输出

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，但是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);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

凡是数据从一个地方传输到另一个地方的操作都是流的操作。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。

在C++程序中，对数据的输入输出是以字节流实现的。在输入操作中，字节序列从输入设备流向内存；在输出操作中，字节序列从内存流向输出设备。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。

文件(File)是一个物理概念，代表存储着信息集合的某个外部介质，它是C++语言对具体设备的抽象。例如，磁盘文件，显示器，键盘。

当程序与一个文件交换信息时，必须通过“打开文件”的操作将一个文件与一个流(类对象)联系起来。一旦建立了这种联系，以后对该流(类对象)的访问就是对该文件的访问，也就是对一个具体设备的访问。可通过“关闭文件”的操作将一个文件与流(类对象)的联系断开。

3.C++的基本流类库

头文件“iostream.h”中说明(预定义)了一批基本流类:

ios--基本流类的基类;

istream--由ios派生，支持输入(提取“>>”)操作；ostream--由ios派生，支持输出(插入“<<”)操作；iostream--由istream与ostream共同派生，支持输入和输出双向操作。

C++预定义的流有：istreamcin;--对象cin对应于键盘文件ostreamcout;--对象cout对应于显示器文件ostreamcerr;--对象cerr对应于显示器文件ostreamclog;--对象clog对应于显示器文件程序中可直接对上述4个预定义流类对象进行读写，而不必先进行“打开文件”的操作，使用完后也不需要进行“关闭文件”的操作。（因为这些流类对象与文件之间的联系是预定义好的，可认为系统已为每一程序都隐含进行了对它们的打开与关闭操作）。

Cerr和clog都是用来输出出错信息的。Cerr是不经过缓冲区，直接向显示器输出有关信息。Clog中的信息存放在缓存区中，缓冲区满后或遇上endl时，向显示器输出。4.C++的文件流类库

从逻辑概念上来说，普通磁盘文件与标准设备（键盘、显示器）文件没有本质的区别，标准流cin、cout等与文件流大致相当。不过，在具体细节上还是有些区别。因此，在头文件“fstream.h”中说明(预定义)了一批文件流类，专用于磁盘文件:

ifstream--由istream派生，支持从磁盘文件中输入(读入)数据；ofstream--由ostream派生，支持往磁盘文件中输出(写出)数据；fstream--由iostream派生，支持对磁盘文件进行输入和输出数据的双向操作。C++中没有预定义的文件流(类对象)，程序中用到的所有文件流类对象都要进行自定义。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

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：1.使用ios类中有关格式控制的成员函数进行格式控制；2.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

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.//在以科学表示法格式E和以十六进制输出字母时,用大写表示，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};

表1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);intios∷width(intw);intios∷precision(intp);charios∷fill(charch);设置状态标志flags清除状态标志，并返回前状态标志设置域宽w，返回以前的设置设置小数位数p，返回以前的小数位数设置填充字符ch，返回当前的填充字符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，可用于输入或输出。(2)hex以十六进制形式输入或输出整型数，可用于输入或输出。(3)oct以八进制形式输入或输出整型数，可用于输入或输出。(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，用于输出(7)flush刷新一个输出流，仅用于输出2使用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），n的缺省值为0，即表示采用十进制，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+02②1237b③7b173④173123⑤123.4568⑥123#####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;}

9.4.2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文件的输入输出在一个程序中当需要进行标准I/O操作时，则必须包含头文件iostream.h。当需要进行文件I/O操作时，则必须包含头文件fstream.h。C++中没有预定义的文件流类对象（如cin、cout对象），要进行文件的读写，首先必须建立一个文件流对象，然后把这个流对象与实际文件相关联（称为打开文件）。一旦流与文件连接后，就可以使用流类的各种功能对文件操作。对文件操作完成后，需要关闭文件。

对自定义磁盘文件进行读写的一般处理过程：创建文件流对象=>打开文件=>读写操作=>关闭文件。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)打开文件文件的打开有两种方式。（1）利用流对象的构造函数打开文件。（2）利用open函数打开文件。open()函数是定义在类ifstream、ofstream和fstream中的成员函数。文件流对象.open(文件名，使用方式)打开方式1举例:

ofstreamoutfile1("myfile1.txt");

创建ofstream类的对象outfile1；使流类对outfile1与磁盘文件“myfile1.txt”相联系；并打开用于“写”（输出）的磁盘文件"myfile1.txt"。打开方式2举例:

ofstreamoutfile1;//创建ofstream类的对象outfile1outfile1.open(“myfile1.txt”，ios::out);//显式调用成员函数open来打开文件文件的输入输出方式参数有默认值，对于类ifstream，文件使用方式的默认值为ios::in,而对于类ofstream，文件使用方式的默认值为ios::out.文件打开方式作用ios::in打开一个输入文件。用这个标志作为ifstream的打开方式，可避免删除一个已有的文件中的内容ios::out打开一个输出文件，对于ofstream对象，该方式是隐含的ios::app以输入方式打开文件，写入的数据添加到文件尾部ios::ate打开一个已有文件，把文件指针移到文件结尾ios::nocreate如果一个文件已存在，则打开它，否则失败ios::noreplace打开一个文件，若文件不存在，则建立新文件，若文件存在，则打开失败。ios::trunc打开一个文件。如果文件存在，删除旧的文件。若文件不存在，则建立新文件。ios::binary打开一个二进制文件，如果不指定此方式，默认为文本文件表2文件打开方式（4）进行读写操作。在建立（或打开）的文件基础上执行所要求的输入或输出操作。（5）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，只是你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如下:

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。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> #incl