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VC++ 之 输入/输出类库(二)

  本节对cin,cout,cerr,clog,>>和<<(提取和插入运算符)的使用细节作进一步讨论。

提高标准输入/输出的健壮性

◆ 1、标准设备输入使用要点

  • cin为缓冲流。键盘输入的数据保存在缓冲区中,当要提取时,是从缓冲区中拿。如果一次输入过多,会留在那儿慢慢用,如果输入错了,必须在回车之前修改,如果回车键按下就无法挽回了。只有把输入缓冲区中的数据取完后,才要求输入新的数据。不可能用刷新来清除缓冲区,所以不能输错,也不能多输!
  • 输入的数据类型必须与要提取的数据类型一致,否则出错。出错只是在流的状态字state(枚举类型io_state)中对应位置位(置1),程序继续。所以要提高健壮性,就必须在编程中加入对状态字state的判断。
  • 空格和回车都可以作为数据之间的分格符,所以多个数据可以在一行输入,也可以分行输入。但如果是字符型和字符串,则空格(ASCII码为32)无法用cin输入,字符串中也不能有空格。回车符也无法读入。
  • 输入数以后再输入字符或字符串:如果数后直接加回车,应该用cin.get()提取回车。如果还有空格,则要清空缓冲区。

◆ 2、程序运行状态
状态字state为整型,其的各位在ios中说明:
enum ios_state
{
       goodbit=0x00, //流正常
       eofbit=0x01,    //输入流结束忽略后继提取操作;或文件结束已无数据可取
       failbit=0x02, //最近的I/O操作失败,流可恢复
       badbit=0x04, //最近的I/O操作非法,流可恢复
       hardfail=0x08     // I/O出现致命错误,流不可恢复,VC6.0++不支持
}

读取状态的有关操作如下:
inline int ios::rdstate() const //读取状态字
{return state;}

inline int ios:operator!() const //可用操作符!()代替fail()
{return state&(badbit|failbit);}

inline int ios::bad() //返回非法操作位
{ return state & badbit;}

inline void ios::clear(int _i) //人工设置状态,可用来清状态
{ lock();state=_i;unlock();}

inline int ios::eof() const //返回流(文件)结束位
{return state&eofbit;}

inline int ios::fail() const //返回操作非法和操作失败这两位
{return state&(badbit|failbit);}

inline int ios::good() const //正常返回1,否则返回0
{return state==0;}

  示例 1提高输入的健壮性。输入时需要故意输错,以测试健壮性。
#include<iostream>using namespace std;int main(){    char str[256];    int i;    cout<<"请输入整数:"<<endl;//强制清空缓冲区,保证输出,不会等缓冲区溢出再输出    cin>>i;//可故意输入若干非数字字符,下次再输入若干字符加数字串加若干非数字字符进行检测    while(cin.fail()){        cout<<"状态字为:"<<cin.rdstate()<<endl;        cin.clear(0);        cin.getline(str,255);//读空缓冲区        cout<<"输入错误,请重新输入整数"<<endl;        cin>>i;    }    cin.getline(str,256);//读空缓冲区    cout<<"请输入字符串"<<endl;    cin.getline(str,255);//B行    cout<<"输入整数为:"<<i<<endl;    cout<<"输入字符串为:"<<str<<endl;    return 0;}

标准输入/输出成员函数

 1、输入流成员函数声明
(1)字符输入:
    int istream::get();
    //提取一个字符,包括空格,制表,backspace和回车等,
    //与cin有所不同.注意返回为整型
    istream&istream::get(char &);
    istream&istream::get(unsigned char &);
提取一个字符,放在字符型变量中

(2)字符串输入:
    istream&istream::get(char *,int,char=’\n’);
    istream&istream::get(unsigned char *,int,char=’\n’);
    istream&istream::getline(char *,int,char=’\n’);
    istream&istream::getline(unsigned char *,int,char=’\n’);
提取的串放在第一个参数为开始地址的存储区(不查边界);第二个参数为至多提取的字符个数(指定为n,最多取n-1个,再加一个字符串结束符);第三个参数为结束字符,遇此字符则结束,默认为回车换行符。

get系列函数要求单独提取结束字符。getline提取字符串时如遇到指定结束符则提取该结束符,但不保存在串中。这两个函数都会在提取的一系列字符后加一个串结束符,返回值为对象本身(*this)。

(3)其他函数:
函数gcount()返回最后一次提取的字符数量,包括回车:
    int istream::gcount();

函数ignore()读空(指定一个大的数量)缓冲区:
    istream&istream::ignore(int=1,int=EOF);
第一个参数为要提取的字符数量,默认为1;第二个参数为结束字符,提取该结束字符,但对所提取的字符不保存不处理,作用是空读。第二个参数的默认值EOF为文件结束标志。

在iostream中EOF定义为-1,在int get()函数中,读入输入流结束标志Ctrl+Z(^Z)时,函数返回EOF,为了能表示EOF的“-1”值,返回类型为int。采用cin.eof()函数,当前所读为EOF则返回非零,注意函数自身未从流中读取。

  示例2: ignore()和gcount()函数使用。
#include<iostream>#include<cstring>using namespace std;int main(){    char str[255];    int i,n;    cout<<"输入字符"<<endl;        //输入^Z,一旦输入^Z全部结束,不能输入其它字符    i=cin.get();    cout<<endl;    n=cin.rdstate();                         //读取状态字    cout<<"状态字为:"<<n<<endl;             //状态字为1,流结束    cout<<"当输入字符时,取得的是:"<<i<<endl; //-1,输入^Z时,返回EOF,即-1    if(n==0) cin.ignore(255,\n);           //清除多余的字符和回车符    cin.clear(0);                            // A    使流恢复正常    cout<<"输入字符串1:"<<endl;    cin.getline(str,255);    cout<<endl;    cout<<"状态字为:"<<cin.rdstate()<<endl;    i=cin.gcount();    cout<<"字符串为:"<<str<<\t<<"读入字符数为:"<<i<<\t;    cout<<"串长为:"<<strlen(str)<<endl;    cin.clear(0);                            // A    使流恢复正常    cout<<"输入字符串2:"<<endl;    cin.getline(str,255);    cout<<endl;    cout<<"状态字为:"<<cin.rdstate()<<endl;    i=cin.gcount();    cout<<"字符串为:"<<str<<\t<<"读入字符数为:"<<i<<\t;    cout<<"串长为:"<<strlen(str)<<endl;    return 0;}

  2、输出流成员函数声明
    ostream&ostream::put(char);
    //输出参数字符
    ostream&ostream::put(unsigned char);
    ostream&ostream::put(signed char);
    ostream&ostream::flush();
    //刷新一个输出流,用于cout和clog

重载插入和提取运算符

重载必须保留原来的使用特性。重载只能在用户定义类中,将重载的运算符的函数说明为该类的友元函数:
    friend istream&operator>>(istream&,className&);
    friend ostream&operator<<(ostream&,className&);
函数的返回值是对输入或输出流的引用,这是为了保证在cin和cout中可以连续使用“>>”或“<<”运算符,与所有“>>”和“<<”重载函数一致。第一个参数是输入或输出流的引用,作为“>>”或“<<”的左操作数;第二个参数为用户定义类的引用,作为右操作数,流用作函数参数,必须是引用调用,不能是传值调用。

  示例3 重载插入运算符“<<”

 

#include<iostream>using namespace std;template <typename T>struct Node{    T  key;    // 其他域省略};//再次指出分号不可少template <typename T,int size>class Orderedlist{    int maxsize;    int last;    Node<T> slist[size];public:    Orderedlist(){last=-1;maxsize=size;}    void BubbleSort();    bool Insert(Node<T> & elem,int i);    void print();    // 无关成员函数省略};//再次指出分号不可少template <typename T,int size> bool Orderedlist<T,size>::Insert(Node<T> & elem ,int i){    if (i<0||i>last+1||last==maxsize-1) return false;    else{        for (int j=last;j>i;j--) slist[j]=slist[j-1];        slist[i]=elem;        last++;        return true;    }}template <typename T,int size> void Orderedlist<T,size>::print(){    int i;    for(i=0;i<=last;i++){        cout<<slist[i].key;        if(i%5==4) cout<<endl;    }    cout<<endl;}template <typename T,int size> void Orderedlist<T,size>::BubbleSort(){    bool noswap;    int i,j;    Node<T> temp;    for (i=0;i<last;i++){//最多做n-1趟        noswap=true;    //未交换标志为真        for(j=last;j>i;j--){//从下往上冒泡            if(slist[j].key<slist[j-1].key){                temp=slist[j];                slist[j]=slist[j-1];                slist[j-1]=temp;                noswap=false;            }                    }        if(noswap) break;    //本趟无交换,则终止算法。    }}class mystring{    char str[20];    int maxsize;    int last;public:    mystring(){        last=-1;        maxsize=20;        str[0]=\0;    }    mystring(char *s){//本例为了简化,健壮性并不好        last=-1;        maxsize=20;        do{            last++;            str[last]=s[last];        }while(s[last]!=\0);    }    ~mystring(){}    friend ostream & operator<<(ostream & ,const mystring &);//流类作为形式参数必须是引用    bool operator<(mystring &);    mystring & operator=(char * ms);};bool mystring::operator<(mystring & ms){//重载<运算符    int i=0,k;    do{        k=str[i]-ms.str[i];        i++;    }while(k==0&&i<last&&i<ms.last);    if(k<0) return true;    if(i==last&&i!=ms.last) return true;    return false;}ostream & operator<<(ostream & s,const mystring & cstr){    return s<<cstr.str<<\t;}mystring & mystring::operator=(char * ms){    last=-1;        do{        last++;        str[last]=ms[last];    }while(ms[last]!=\0&&last<maxsize-1);    ms[last]=\0;    return *this;}int main(){    const int h=10;    int i;    Orderedlist<mystring,100> ordlist;    char mslist[h][5]={"cat","book","car","zoo","fish","cab","dog","cap","fox","can"};    Node<mystring> n[h];//定义结点数组    for(i=0;i<h;i++)  n[i].key=mslist[i];// 结点数组赋值    for(i=0;i<h;i++)  ordlist.Insert(n[i],i); //建立顺序表    cout<<"未排序表:"<<endl;    ordlist.print();    ordlist.BubbleSort();    cout<<"已排序表:"<<endl;    ordlist.print();    return 0;}

 

示例 4 用户定义的复数类Complex的输入与输出。
#include<iostream>using namespace std;class Complex{    double Real,Image;public:    Complex(double r=0.0, double i=0.0):Real(r),Image(i){}//定义构造函数    friend ostream&operator<<(ostream&s,const Complex&z);    friend istream&operator>>(istream&s,Complex&a);};ostream&operator<<(ostream&s,const Complex &z){     //流类作为形式参数必须是引用    return s<<(<<z.Real<<,<<z.Image<<);}istream&operator>>(istream&s,Complex &a){//格式为d,(d),(d,d)    double re=0,im=0;    char c=0;    s>>c;//是否由括号开始    if(c==(){        s>>re>>c;//实部        if(c==,)s>>im>>c;//虚部        if(c!=))s.clear(ios::failbit);//漏了括号给一个操作失败标志    }    else{        s.putback(c);//无括号,返回一个字符到输入缓冲区        s>>re;//实数    }    if(s)a=Complex(re,im);    return s;}int main(){    Complex a,b,c;    cout<<"输入一个实数"<<endl;    cin>>a;    cout<<"输入一个用括号括起来的实数"<<endl;    cin>>b;    cout<<"输入一个用括号括起来复数"<<endl;    cin>>c;    cout<<"a="<<a<<\t<<"b="<<b<<\t<< "c="<<c<<\n;    return 0;}

 

VC++ 之 输入/输出类库(二)