c++第十四章.ppt

第14章输入/输出流类库,输入/输出：程序与计算机外设之间的数据交换。输入：程序从外设接收数据。输出：程序将数据输出到外设。C+语言本身没有专门的输入/输出语句，但C+的编译系统通常都提供输入/输出流类库，用于用户输入/输出。,14.1概述14.2基本I/O流类体系14.3标准设备的输入/输出14.4重载提取和插入运算符14.5文件14.6综合应用举例作业：4，8，11，12,14.1概述流,数据的输入/输出以字节为单位，依次逐个进行。数据的字节序列称为字节流，简称流(Stream)。按对字节内容的解释方式分，字节流分为字符流(也称文本流)和二进制流。字符流：将字节流的每个字节按ASCII字符解释。数据传输时需做转换，效率较低，但字符流可直接编辑、显示或打印，字符流文件通行于各类计算机。例如int型数值1234567在内存中占4字节，但输出前要先转换成数值串“1234567”后，才能输出。反之亦然。源程序文件和文本文件都是字符流。二进制流：将字节流的每个字节按二进制方式解释。数据传输时不做转换，效率高，但异类计算机对数据的二进制存放格式存在差异，且无法人工阅读，二进制流文件可移植性较差。输入/输出流的类体系称为流类，流类的实现称为流类库。,文件,文件：相关数据的字节序列集合。计算机中的程序、数据、文档常以文件形式存于外存。输入/输出设备具有字节流特征，也是文件。例如键盘是输入文件，显示器、打印机是输出文件。不同的文件所允许的操作可能不同。例如对于磁盘文件，可以将数据写入文件，也可以将数据从文件中取出；而对于打印机文件，只能将数据写入，而不能从打印机文件中取出数据。文件名：为文件取的名字，以区别不同的文件。文件名通常由使用标识符，但不同的计算机系统，对文件名的组成规则有所不同，参见有关操作系统。程序可通过文件名来使用文件。,缓冲,缓冲区：系统在主存中开辟的、用来临时存放输入/输出数据的区域。如先将输入的数据送到缓冲区，再从缓冲区中取出。缓冲区的作用：因输入/输出设备的速度比CPU慢得多，若CPU直接与外设交换数据，必然占用大量CPU时间，降低CPU的使用效率。使用缓冲后，CPU只要从缓冲区中取数据或者把数据写入缓冲区，而不必等待外设的具体输入/输出操作，显著提高了CPU的使用效率。按在缓冲区中是否立即处理，流分为缓冲流和非缓冲流。常用缓冲流，仅在特殊场合，才用非缓冲流。非缓冲流：一旦数据送入缓冲区，立即处理。缓冲流：仅当缓冲区满或当前送入的数据为新的一行字符时，系统才对流中的数据进行处理(称为刷新)。,14.2基本I/O流类体系概述,基本I/O流类体系：如图所示，在iostream.h中说明，支持C+输入/输出程序设计。,类istream：类ios的公有派生类，提供输入操作。类ostream：类ios的公有派生类，提供输出操作。类iostream：由类istream和ostream公有派生，并未增加新成员，以支持输入和输出操作。类ios：类istream和ostream的虚基类，提供流的格式化输入/输出和错误处理，并通过指向类streambuf的对象的指针成员来管理流缓冲区。类streambuf：管理流缓冲区。实际编程时，常用类ios、istream、ostream和iostream提供的公有接口成员函数来输入/输出。,预定义的标准流与提取和插入运算符,预定义的标准流对象：cin、cout、cerr和clog。需在程序中包含头文件“iostream.h”方可使用。cin为标准输入流，缺省代表键盘。cout为标准输出流，缺省代表显示器。cerr和clog为标准错误信息输出流，缺省代表显示器。cerr为非缓冲流，其余为缓冲流。提取运算符：用于从流中提取一个字节序列。插入运算符b;if(b!=0)couta/b=a/bn;elsecerr除数为零！n;cout、cerr和clog的用法相同但作用不同。cout的输出可重定向(请参见有关操作系统的介绍)。cerr和clog的输出不可重定向。clog为缓冲流，输出的数据不能及时显示。通常将程序中的提示信息(输入提示和出错提示等)用cerr输出，结果数据用cout输出，而clog很少使用。,流的格式控制,格式化输入/输出仅用于文本流，而二进制流是原样输入输出，不必做格式化转换。“iomanip.h”中预定义了13个格式控制函数，用于控制输入/输出数据的格式，如下表所示。,例14.2用格式控制函数指定输出数据的域宽和数制。#include#includevoidmain(void)inta=256,b=128;coutsetw(8)ab=bn;couthexab=decbi;s=cin.rdstate();coutnum=i”运算符实现。基本类型数据的输出由类ostream多次重载“”运算符。重载提取运算符的格式：friendistream,返回值类型必须是istream不再使用指定文件时，应及时关闭文件，如：infile.close();,文件的打开,用文件流类的成员函数open打开文件：voidifstream:open(constchar*,int=ios:in,int=filebuf:openprot);voidofstream:open(constchar*,int=ios:out,int=filebuf:openprot);voidfstream:open(constchar*,int,int=filebuf:openprot);,指定打开的文件名(可含盘符和路径)：如“d:t1.dat”。,指定文件的打开方式：输入文件流的缺省值为ios:in：按输入文件方式打开文件。输出文件流的缺省值为ios:out：按输出文件方式打开文件。输入输出文件流没有缺省的打开方式，在打开文件时应指明。,指定打开文件的保护方式：缺省值与filebuf:sh_compat相同。filebuf:sh_compat：共享filebuf:sh_none：独享filebuf:sh_read：读共享filebuf:sh_write：写共享,文件的打开方式：用ios类中定义的公有枚举类型open_mode中的枚举常量来描述。enumopen_modein=0 x01,/输入(读)方式out=0 x02,/输出(写)方式ate=0 x04,/添加方式，文件指针最初指向文件尾app=0 x08,/追加方式，文件指针始终指向文件尾trunc=0 x10,/截断文件方式nocreate=0 x20,/不建文件方式noreplace=0 x40,/不替换文件方式binary=0 x80/二进制方式;因每种打开方式都用一个二进位表示，故在不矛盾的情况下，可用运算符“|”(二进制按位或)将多种打开方式组合使用。,文件打开方式说明不以binary方式打开的文件，都是文本文件。输入文件仅可用in、nocreate和binary及其组合打开。文件指针从0开始连续编号(0代表文件头)，以字节为单位，用于指示文件的读/写位置，文件每读/写一个字节，文件指针就后移一个字节。文件指针的初值由文件打开方式指定，若文件打开方式含app或ate，则文件指针指向文件尾，否则指向文件头，如：,用文件流类的构造函数打开文件文件流类ifstream、ofstream和fstream的构造函数所带参数与各自的成员函数open()所带参数完全相同。因此，在说明这三种文件流类的对象时，通过调用各自的构造函数，也能打开文件。读方式打开文件ifstreamf1(file1.dat,ios:in|ios:nocreate);写方式打开文件ofstreamf2(file2.txt);读方式打开文件fstreamf3(file3.dat,ios:in|ios:nocreate);,文件打开与否的判别文件打开后，应判断打开是否成功。若不成功，则后续的文件读/写操作就没有实际意义。举例ifstreamf2;f2.open(file.dat,ios:in|ios:nocreate);if(!f2)cout”和插入运算符“f2;ifstreamin(f1,ios:in|ios:nocreate);ofstreamout(f2);if(!in)coutch)outch操作的返回值为in，成为while语句的条件。因不是基本类型数据，无法直接运算，除非做类型转换。ios类仅重载了一个类型转换函数：operatorvoid*()returnfail()?0:this;,问：可否用while(!in.eof()inch;outch;代替左边的代码？,隐式类型转换：(void*)infail()?0:this,或,while(in.get(ch)outt)/依次读一个实数sum+=t,count+;coutn平均值=sum/count,count=count;,设data.txt文件的内容为：2456.933.745.68899.82050程序运行结果：平均值=52.25,count=8,二进制文件的使用,用二进制文件方式读写数据时，数据不做变换，直接传送。二进制文件的读写操作：使用读写字符的文件流的成员函数(如例14.5)；使用文件流的成员函数read()和write()。成员函数read()的原型：istream功能：将t所指内存的前n字节数据写入二进制文件。,例14.7将150之间的所有偶数存入二进制文件data.dat中。#include#includevoidmain(void)ofstreamout(data.dat,ios:out|ios:binary);if(!out)cout不能打开data.datn;exit(1);for(inti=2;i50;i+=2)out.write(char*),将整型指针转换成字符型指针，以符合该函数第一个参数类型的要求。,例14.8从例14.7产生的数据文件data.dat中读取二进制数据，并按每行10个数的形式显示。,#includevoidmain(void)inti,a;ifstreamin(data.dat,ios:in|ios:binary|ios:nocreate);if(!in)cout不能打开文件data.datn;return;for(i=1;in.read(char*),函数调用分析：读sizeof(int)个字节数据送a；返回的文件流对象in做for语句的表达式2，无法直接运算，除非转换转换成基本类型的数据。对象in的唯一类型转换函数“void*”将in隐式转换成基本类型的数据做为for语句的表达式2参加运算。见例14.5。,作用：读4个字节数据送a，若输入出错(包括文件结束)则返回零，否则为非零。,文件的随机读写,顺序读写：按先后顺序读/写文件中的数据，如前所述。随机读写：从文件的任何指定位置读/写数据，主要用于二进制文件。随机读写的前提是移动文件指针。移动输入流文件指针的成员函数：istream,streampos和streamoff与long同型。pos和off指定文件指针相对于参考点的移动值。若为负值，则前移，否则后移。文件头为前，文件尾为后。,seek_dir是ios类中定义的公有枚举类型：enumseek_dir/参考点beg=0,/文件头cur=1,/当前位置end=2/文件尾;dir指定文件指针移动的参考点。,文件指针移动举例：设有二进制输入文件流对象ff.seekg(-50,ios:cur);/文件指针从当前位置前移50个字节f.seekg(50,ios:cur);/文件指针从当前位置后移50个字节f.seekg(-50,ios:end);/文件指针从文件尾前移50个字节注意：在移动文件指针时，必须保证移动后的指针值大于等于0且小于等于文件尾字节编号，否则将导致后续读/写出错。移动输出流文件指针的成员函数：ostream/输出流功能：返回当前文件指针值(相对于文件头)。随机文件的读写分两步：先将文件指针移到开始读