2vcTnguyvU

int main() { int i = 7;

int* p = new int(5); cout << "local " << &i

<< ", free store " << p <<" "<< *p << '\n'; выдаст на машине, например, следующее:

Вывод пользовательских типов

Рассмотрим пользовательский тип данных: class complex {

double re, im; public:

complex(double r = 0, double i = 0) { re=r; im=i; } friend double real(complex& a) { return a.re; } friend double imag(complex& a) { return a.im; } friend complex operator+(complex, complex); friend complex operator-(complex, complex); friend complex operator*(complex, complex); friend complex operator/(complex, complex);

//...

};

Для нового типа complex операцию << можно определить так: ostream& operator<<(ostream&s, complex z) {

return s << '(' real(z) << ',' << imag(z) << ')'; }

и использовать как operator<< для встроенных типов. Например, int main() {

complex x(1,2);

cout << "x = " << x << '\n'; } выдаст x = (1,2)

Для определения операции вывода над пользовательскими типами данных не нужно модифицировать описание класса ostream, не требуется и доступ к структурам данных, скрытым в описании класса.

Ввод встроенных типов

Класс istream определяется следующим образом: 70

istream& operator>>(int&); istream& operator>>(float&); istream& operator>>(double&); //...

};

Функции ввода operator>> определяются так: istream& istream::operator>>(T& tvar)

{

//пропускаем обобщенные пробелы

//каким-то образом читаем T в`tvar' return *this;

}

Теперь можно ввести в vector последовательность целых, разделяемых пробелами, с помощью функции:

int readints(vector<int>& v)

// возвращаем число прочитанных целых

{

for (int i = 0; i<v.size(); i++) { if (cin>>v[i]) continue; return i; }

//слишком много целых для размера vector

//нужна соответствующая обработка ошибки

}

Появление значения с типом, отличным от int, приводит к прекращению

операции ввода, и цикл ввода завершается. Так, если мы вводим 1 2 3 4 5. 6 7 8.

то функция readints() прочитает пять целых чисел 1 2 3 4 5

Под пробелом, как определено в стандарте С, понимается обобщенный пробел, т.е. пробел, табуляция, конец строки, перевод строки или возврат каретки. Проверка на обобщенный пробел возможна с помощью функции isspace() из файла <ctype.h>.

В качестве альтернативы можно использовать перегруженные функции get(): class istream : public virtual ios {

//...

71

В них обобщенный пробел рассматривается, как любой другой символ и они предназначены для таких операций ввода, когда не делается никаких предположений о вводимых символах.

Функция istream::get(char&) вводит один символ в свой параметр. Поэтому программу посимвольного копирования можно написать так:

int main() { char c;

while (cin.get(c)) cout << c; }

Такая запись выглядит несимметрично, и у операции << для вывода символов есть двойник под именем put(), так что можно писать и так:

int main() { char c;

while (cin.get(c)) cout.put(c); }// небезопасная операция

Функция с тремя параметрами istream::get() вводит в символьный вектор не менее n символов, начиная с адреса p. При всяком обращении к get() все символы, помещенные в буфер (если они были), завершаются 0, поэтому если второй параметр равен n, то введено не более n-1 символов. Третий параметр определяет символ, завершающий ввод. Типичное использование функции get() с тремя параметрами сводится к чтению строки в буфер заданного размера для ее дальнейшего разбора, например так:

void f() { char buf[100];

cin >> buf; // не надежно

Операция cin>>buf подозрительна, поскольку строка, состоящая из более чем 99 символов, переполнит буфер. Если обнаружен завершающий символ, то он остается в потоке первым символом, не подлежащим вводу. Это позволяет проверять буфер на переполнение:

cin.get(buf,100,'\n'); // надежно char c;

if (cin.get(c) && c!='\n') {

// входная строка больше, чем ожидалось

}

72

//...

}

В стандартном заголовочном файле <ctype.h> определены несколько функций, полезных для обработки при вводе:

int iscntrl(char) // управляющий символ в диапазоне (ASCII 0..31 и 127) int ispunct(char) // знак пунктуации, отличен от приведенных выше

int isalnum(char) // isalpha() | isdigit()

int isgraph(char) // isalpha() | isdigit() | ispunct() int isascii(char c) { return 0<=c && c<=127; }

В качестве примера приведем функцию eatwhite(), которая читает из потока обобщенные пробелы:

istream& eatwhite(istream& is) { char c;

while (is.get(c)) {

if (isspace(c)==0) { is.putback(c); break;

}

}

return is; }

В ней используется функция putback(), которая возвращает символ в поток, и он становится первым подлежащим чтению.

Чтение с клавиатуры целой строки (функция getline() )

Если требуется, чтобы программа считывала целую строку данных в символьную строку, то для этого можно использовать функцию cin.getline. Для использования cin.getline необходимо указать символьную строку, в которую будут помещаться символы, а также размер строки, как показано ниже:

istream& getline (char* s, streamsize n );

istream& getline (char* s, streamsize n, char delim ); Например:

cin.getline(string, 80);

73

При использовании cin для выполнения ввода с клавиатуры, cin использует пустые символы, такие как пробел, табуляция или возврат каретки, для определения, где заканчивается одно значение и начинается другое.

Когда cin.get читает символы с клавиатуры, она не будет читать символов больше, чем может вместить строка. Удобным способом определить размер массива является использование оператора C++ sizeof. Например,

сin.getline(string, sizeof(string));

Здесь оператор sizeof будет использовать корректный размер массива. // istream getline

#include <iostream> using namespace std; int main () {

char name[256], title[256]; cout << "Enter your name: "; cin.getline (name,256);

cout << "Enter your favourite movie: "; cin.getline (title,256);

cout << name << "'s favourite movie is " << title; return 0; }

Во время чтения символов с клавиатуры, возможно, понадобится читать символы вплоть до и включая определенный символ. Когда такой символ будет прочитан, возможно, нужно будет завершить операцию ввода. Для выполнения подобной операции ваша программа может передать искомый символ в cin.getline. Например, следующий вызов заставляет функцию cin.getline читать строку текста, пока не встретится возврат каретки, или пока не будут прочитаны 80 символов, или пока не встретится буква t:

cin.getline(string, 80, 't'); #include <iostream.h> using namespace std; void main() {

char line[100];

cout << " Type a line terminated by 't'" << endl; cin.getline( line, 100, 't' );

cout << line; return 0; }

Состояния потока

С каждым потоком (istream или ostream) связано определенное состояние. Нестандартные ситуации и ошибки обрабатываются с помощью проверки и установки состояния подходящим образом. Узнать состояние потока можно с помощью операций над классом ios:

74

class ios { //ios является базовым для ostream и istream //...

public:

int eof() const;// дошли до конца файла

int fail() const;// следующая операция будет неудачна int bad() const;// поток испорчен

int good() const;// следующая операция будет успешной //...

}; Последняя операция ввода считается успешной, если состояние

задается good() или eof(). Если состояние задается good(), то последующая операция ввода может быть успешной, в противном случае она будет неудачной. Применение операции ввода к потоку в состоянии, задаваемом не good(), считается пустой операцией. Если произошла неудача при попытке чтения в переменную v, то значение v не изменилось (оно не изменится, если v имеет тип, управляемый функциями члена из istream или ostream). Различие между состояниями, задаваемыми как fail() или как bad() уловить трудно, и оно имеет смысл только для разработчиков операций ввода. Если состояние есть fail(), то считается, что поток не поврежден, и никакие символы не пропали; о состоянии bad() ничего сказать нельзя.

Значения, обозначающие эти состояния, определены в классе ios: class ios {

//...

public:

enum io_state { goodbit=0, eofbit=1, filebit=2, badbit=4,

}; //...

}; Истинные значения состояний зависят от реализации, и указанные значения

приведены только, чтобы избежать синтаксически неправильных конструкций.

Проверять состояние потока можно следующим образом: switch (cin.rdstate()) {

case ios::goodbit:

// последняя операция с cin была успешной break;

75

case ios::eofbit:

// в конце файла break;

case ios::filebit:

//некоторый анализ ошибки

//возможно неплохой break;

case ios::badbit:

// cin возможно испорчен break;

}

Если элементы перечисления входят в общий интерфейс библиотеки, они всегда должны использоваться в классе с префиксами, например, как ios::goodbit и ios::io_state.

Для переменной любого типа, для которого определены операции << и >>, цикл копирования записывается следующим образом:

while (cin>>z) cout << z << '\n';

Шаблонную функцию копирования для потоков со значениями произвольного типа можно написать следующим образом:

complex z;

iocopy(z,cin,cout); // копирование complex double d;

iocopy(d,cin,cout);// копирование double char c;

iocopy(c,cin,cout); // копирование char

Ввод пользовательских типов

Операцию ввода для пользовательского типа можно определить в точности так же, как и операцию вывода, но для операции ввода существенно, чтобы второй параметр имел тип ссылки, например:

istream& operator>>(istream& s, complex& a) /*

формат input рассчитан на complex; "f" обозначает float: f

( f )

( f , f )

*/

{

double re = 0, im = 0; char c = 0;

s >> c;

76

if (c == '(') {

s >> re >> c;

if (c == ',') s >> im >> c;

if (c != ')') s.clear(ios::badbit); // установим состояние

}

else {

s.putback(c); s >> re;

}

if (s) a = complex(re,im); return s; }

Несмотря на сжатость кода, обрабатывающего ошибки, на самом деле учитывается большая часть ошибок. Инициализация локальной переменной с нужна для того, чтобы в нее не попало случайное значение, например '(', в случае неудачной операции. Последняя проверка состояния потока гарантирует, что параметр a получит значение только при успешном вводе.

Операция, устанавливающая состояние потока, названа clear(), поскольку чаще всего она используется для восстановления состояния потока как good(); значением по умолчанию для параметра ios::clear() является ios::goodbit.

Класс ios

Большинство средств управления вводом-выводом сосредоточены в классе ios, который является базовым для ostream и istream. По сути, здесь находится управление связью между istream или ostream и буфером, используемым для операций ввода-вывода. Именно класс ios контролирует: как символы попадают в буфер и как они выбираются оттуда. Так, в классе ios есть член, содержащий информацию об используемой при чтении или записи целых чисел системы счисления (десятичная, восьмеричная или шестнадцатеричная), о точности вещественных чисел и т.п., а также функции для проверки и установки значений переменных, управляющих потоком.

class ios { //...

public:

ostream* tie(ostream* s);// связать input и output

long flags(long f); long flags() const;

long setf(long setbits, long field); long setf(long);

long unsetf(long);

int precision(int); // установить точность для float int precision() const;

int rdstate() const; // состояния потоков, int eof() const;

int fail() const; int bad() const; int good() const; void clear(int i=0); //...

}; описаны функции, работающие с состоянием потока, остальные приведены ниже.

Связывание потоков

Функция tie() может установить и разорвать связь между ostream и istream. Рассмотрим пример:

main()

{

String s;

cout << "Password: "; cin >> s;

// ...

}

Как можно гарантировать, что приглашение Password: появится на экране прежде, чем выполниться операция чтения? Вывод в cout и ввод из cin буферизуются, причем независимо, поэтому Password: появится только по завершении программы, когда закроется буфер вывода.

Решение состоит в том, чтобы связать cout и cin с помощью операции cin.tie(cout). Если ostream связан с потоком istream, то буфер вывода выдается при каждой операции ввода над istream. Тогда операции

cout << "Password: "; cin >> s; эквивалентны

cout << "Password: "; cout.flush();

cin >> s;

78

Обращение is.tie(0) разрывает связь между потоком is и потоком, с которым он был связан, если такой был. Подобно другим потоковым функциям, устанавливающим определенное значение, tie(s) возвращает предыдущее значение, т.е. значение связанного потока перед обращением или 0. Вызов без параметра tie() возвращает текущее значение.

Поля вывода

Функция width() устанавливает минимальное число символов, использующееся в последующей операции вывода числа или строки. Так в результате следующих операций

cout.width(4);

cout << '(' << 12 << ')';

получим число 12 в поле размером 4 символа, т.е. ( 12)

Заполнение поля заданными символами или выравнивание можно установить с помощью функции fill(), например:

cout.width(4);

cout.fill('#');

cout << '(' << "abc" << ')'; напечатает (#abc)

По умолчанию поле заполняется пробелами, а размер поля по умолчанию есть 0, что означает "столько символов, сколько нужно". Вернуть размеру поля стандартное значение можно с помощью вызова

cout.width(0); // ``столько символов, сколько надо''

Функция width() задает минимальное число символов. Если появится больше символов, они будут напечатаны все, поэтому

cout.width(4);

cout << '(' << "121212" << ")\n"; напечатает (121212)

Причина, по которой разрешено переполнение поля, а не усечение вывода, в том, чтобы избежать зависания при выводе. Лучше получить правильную выдачу, выглядящую некрасиво, чем красивую выдачу, являющуюся неправильной. Вызов width() влияет только на одну следующую за ним операцию вывода, поэтому:

cout.width(4);

cout.fill('#');

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

напечатает (##12),(12) , а не - (##12),(##12) как можно было бы ожидать. Однако, если бы влияние распространялось на все операции вывода чисел и строк, получился бы еще более неожиданный результат: (##12#),(##12#).

79