第8章C++输入输出类层次.ppt

1、第8章 C+输入输出类层次,ffh,目录,8.1 概述 8.2 格式化输入/输出 8.3 重载流的插入符和提取符 8.4 常用成员函数I/O 8.5 流的错误处理 8.6 文件流操作 8.7 字符串流,8.1 概述,输入输出操作在C语言中没有定义，但提供了一个I/O流库 C+输入输出类核心是：流！ 一个流就是一个字节序列，如果流向程序，这个流就称为输入流：如果流出程序，则称为输出流。 如果输入流来源于键盘，表明你的程序要从键盘获取输入；如果输入流来源于一个文件，表明程序要从那个文件获取输入。类似地，输出流可以发送给屏幕或文件。 主要包括: 标准流类：处理与标准输入设备（键盘）和输出设备（显示器

2、）关联的数据流,8.1 概述,文件流类：处理与磁盘文件关联的数据流 字符串流类：利用内存中的字符数组处理数据的输入输出 异常类等：处理异常错误 其他：网络流等 文件 文件是指存储在外部介质上具有名称的数据集合,8.1.1 标准输入输出层次体系,8.1.1 标准输入输出层次体系,Ios_base：流的抽象基类，描述了流的基本性质，不考虑流的字符集 basic_ios：流的抽象基类，描述了流的基本性质，考虑流的字符集 basic_istream：描述流中读写和移动数据的方法；重载 basic_ostream basic_ifstream：对文件进行读取 basic_ofstream basic_f

3、stream：从fstreambase类和iostream类中派生，可对文件进行插入和提取操作 basic_istringstream basic_iostream basic_ostringstream basic_stringstream,8.1.2 输入输出库中的缓冲类层次,C+输入输出类结构，如图,系统预定义4个流类的对象:,在使用下述类时，总要包含iostream.h文件： cin：它是istream类的对象，用来处理标准输入，即键盘输入 cout：它是ostream类的对象，用来处理标准输出，即屏幕输出 cerr：它是ostream类的对象，用来处理标准出错信息，它提供不带缓冲区的

4、输出 clog：它是ostream类的对象，用来处理标准出错信息，它提供带缓冲区的输出,支持文件的流类,8.2 格式化输入/输出,8.2.1 使用ios类的成员函数进行格式控制 8.2.2 使用控制符进行格式控制,8.2.1 使用ios类的成员函数进行格式控制,用ios类的成员函数来对输入/输出的格式进行控制，如格式标志字、域宽、充填字符及输出精度等。 1使用ios类的成员函数设置标志字 ios类中声明了一个数据成员，用于记录当前流的格式化状态，这个数据成员称为标志字。标志字的每一位用于记录一种格式。 使用标志常量或直接用对应的十六进制值设置输入输出流的格式。 下表列出了主要标志常量名及其意义

5、。,8.2.1 使用ios类的成员函数进行格式控制,8.2.1 使用ios类的成员函数进行格式控制,8.2.1 使用ios类的成员函数进行格式控制,Ios的几个直接操作标志字的公有成员函数： (1) long flags()：该函数用来返回标志字。 (2) long flags(long)：该函数使用参数值来更新标志字，并返回更新前的标志字。 (3) long setf(long setbits，long field)：该函数用来将field所指定的标志位清零，将setbits为1的标志位置为1，并返回设置前的标志字。 (4) long setf(long)：该函数用来设置参数所指定的那些标志

6、位，并返回更新前的标志字。 (5)long unsetf(long) ：该函数用来清除参数所指定的那些标志位，并返回更新前的标志字。,8.2.1 使用ios类的成员函数进行格式控制,例8.1：以几种不同的格式输出同一浮点数，示例如何使用成员函数来操作标志字。 #include using namespace std; int main( ) double a=12.34;couta=aendl; cout.setf(ios:showpos); cout.setf(0 x0100); couta=aendl; cout.setf(0 x1000); couta=aendl; return 0;

7、,结果： a=12.34 a=+12.34 a=+1.234000e+001,8.2.1 使用ios类的成员函数进行格式控制,例8.2：以几种不同的进制输出同一整数。示例ios定义的公有静态符号常量的作用。 #include using namespace std; int main( ) double a=12; cout.setf(ios:showbase); cout以十进制输出12为:; cout.setf(ios:dec,ios:basefield); cout12endl; cout“以八进制输出12为:“; cout.setf(ios:oct,ios:basefield); co

8、ut12endl; cout以十六进制输出12为:; cout.setf(ios:hex,ios:basefield); cout12endl; return 0; ,输出结果 以十进制输出12为:12 以八进制输出12为:014 以十六进制输出12为:0 xc,8.2.1 使用ios类的成员函数进行格式控制,2使用ios类的成员函数设置域宽、充填字符及输出精度 在ios类定义了一些设置域宽、充填字符及输出精度等成员函数： (1) 设置输出数据所占宽度的函数： int width() 该函数用来返回当前输出的数据宽度。 int width(int) 该函数用来设置当前输出的数据宽度，并返回更新

9、之前的宽度值。 (2) 填充当前宽度内的填充字符函数 char fill() 该函数用来返回当前所使用的填充字符。 charfill(char) 该函数用来设置当前填充字符为参数所表示的字符，并返回更新前的填充字符。,8.2.1 使用ios类的成员函数进行格式控制,(3) 设置浮点数输出精度函数 int precision() 该函数用来返回当前浮点数的有效数字的个数。 int precision(int) 该函数用来设置当前浮点数输出时的有效数字个数为该函数的参数值，并返回更新前的值。,8.2.1 使用ios类的成员函数进行格式控制,例8.3：示例如何使用ios类的成员函数设置域宽、充填字符

10、及输出精度。 #include #include using namespace std; int main() double values = 1.23,35.36,653.7,4358.24; char *names = aaaaaaa, bbbb, ccccc, dddddd;,for (int i=0;i4;i+) cout.setf(ios:left);/设置左对齐 cout.fill(*);/充填字符为* cout.width(10);/设置域宽为10 cout.precision(5);/输出精度为5 coutnamesi , ”valuesi endl; return 0; 运

11、行结果： aaaaaaa*, 1.23 bbbb*, 35.36 ccccc*, 653.7 dddddd*, 4358.2,8.2.2 使用控制符进行格式控制,8.2.2 使用控制符进行格式控制,8.2.2 使用控制符进行格式控制,例8.4 使用控制符进行格式控制，完成例8.3同样的功能。 #include #include using namespace std; int main() double values = 1.23,35.36,653.7,4358.24; char *names = aaaaaaa, bbbb, ccccc, dddddd; for (int i=0;i4;i

12、+) coutsetiosflags(ios:left) setfill(*)setw(10) namesi, ; coutsetprecision(5) valuesi endl; return 0; ,8.3 重载流的插入符和提取符,运算符重载有两种形式：重载为成员函数或者是重载为友元函数。由于重载插入符和提取符时，其左边的参数是流，而右边的参数是类的对象，因此，插入符和提取符只能重载为友元函数。 插入符重载的一般格式如下： ostream ,8.3 重载流的插入符和提取符,例8.5：重载流的插入符和提取符，完成复数类的功能。 #include using namespace std; c

13、lass Complex public: Complex(double r=0,double i=0); friend Complex operator + (Complex c1,Complex c2);/重载加 friend Complex operator - (Complex c1,Complex c2);/二元减 friend istream,8.3 重载流的插入符和提取符,Complex :Complex(double r,double i) real=r;imag=i; Complex operator+(Complex c1, Complex c2) Complex temp;

14、 temp.real=c1.real + c2.real; temp.imag=c1.imag + c2.imag; return temp; Complex operator-(Complex c1, Complex c2) Complex temp; temp.real=c1.real - c2.real; temp.imag=c1.imag - c2.imag; return temp; ,8.3 重载流的插入符和提取符,istream ,8.4 常用成员函数I/O,8.4.1 输入流的常用成员函数 8.4.2 输出流的常用成员函数,8.4.1 输入流的常用成员函数,1.read()函数

15、 istream ,Ans:,执行该程序显示如下信息: Input abcd 输出如下： abcd,8.4.1 输入流的常用成员函数,2.get()函数 该函数有3种主要形式： istream cout Input: ; while(ch = cin.get( )! = EOF) / EOF = -1,包含在 iostream cout.put(ch); cout ok!; Ans: Input: abc xyz 123 z Ok!,8.4.1 输入流的常用成员函数,3.getline() 与带3个参数的get成员函数类似，它读取一行字符串后在字符数组末尾加入0。不同的是，getline要从输

16、入流中删除分隔符(即读取并删除它)，而不是把它存放在数组中。 4.gcount()函数 无参函数，统计最后一次输入操作读取的字符数。 例:求每行字符个数，最长行字符个数，多少行 const int SIZE=80; void main( ) int lcnt = 0, lmax=-1; / 行数，最长行的输入字符个数 char bufSIZE; cout Inputn;,while(cin.getline(buf, SIZE) int count = cin.gcount( ); / 输入字符的个数 lcnt+; if(count lmax) lmax = count; cout Line #

17、 lcnt t chars read: count endl; cout.write(buf, count).put(n).put(n); cout endl; cout Total line: lcnt endl; cout Longest line: lmax endl; ,Ans:,Input this is a string. Line #1 chars read:18 this is a string. you are a student. Line #2 chars read:19 you are a student. the four seacons of the year. L

18、ine #3 chars read:30 the four seasons of the year. change to a N.332 bus. Line #4 chars read:25 change to a N.332 bus. 输入后，输出： Total line:4 Longest line:30,8.4.1 输入流的常用成员函数,5.ignore()函数 该函数原型为： istream 遇到指定的终止字符t时提前结束或跳过输入流中n个字符结束(此时跳过包括终止字符内的若干个字符)。终止字符仍停留在输入流中。,8.4.1 输入流的常用成员函数,6. putback()函数 该函数原

19、型为： istream cout 6,8.4.2 输出流的常用成员函数,1.write()函数 ostream ,例: 函数write( ),void main( ) char str = I love C+“; cout The string is: str endl; PrintString(str); PrintString(this is a string); Ans： The string is: I love C+ I love C+ I love this is a str this i,8.4.2 输出流的常用成员函数,2. put()函数 ostream Ans: a, b

20、a, b AB,8.4.2 输出流的常用成员函数,例8.6：从输入的串中分离数字串，示例常用成员函数I/O #include using namespace std; int main() char str10; int i=0; cout输入一个字符串（最多9个字符）; cin.get(str,10,!);/输入一个字符串 char c=stri; cout数字串为：endl;,8.4.2 输出流的常用成员函数,while (icin.gcount() if (isdigit(c)/输出数字串 cout.put(c); if(isdigit(c) ,8.5 流错误的处理,8.5.1 I/0流

21、的错误状态字 8.5.2 I/0流的状态函数,在对流进行操作时，可能会发生错误 必须有一种能够检测到错误状态的机制和清除错误的方法 通过几种方法都可以检测出错误，并查明其错误性质，然后调用clear( )函数清除错误状态，可以使得流能够恢复处理。,8.5.1 I/0流的错误状态字,ios类定义了一个数据成员，用它来记录各种错误的性质，称为状态字: goodbit = 0 x00 表示状态正常，没有位设置。 fofbit = 0 x01 表示到达文件末尾。 failbit = 0 x02 表示I/O操作失败。流没有受到破坏，可以恢复。 badbit = 0 x04 表示试图进行非法操作。设备硬件

22、故障，不可恢复。 hardbit = 0 x80 表示致命错误 使用clear（ ）函数可以清除除hardbit以外的其他错所设置的位。,返回本节,8.5.2 I/0流的状态函数,1检查一个流对象当前状态的成员函数 有几个函数可用来检查一个流对象的当前状态，它们都是ios类的成员函数： int rdstate() /返回当前的流状态字 int eof() /如果提取操作已到达文件尾，则返回非零值 int fail() /若failbit位置位，返回非零值 int bad() /若badbit位置位，返回非零值 int good() /若状态字没有置位，则返回非零值 可以使用这些函数检查当前流的

23、状态。,利用函数来检测流是否出错,例如： fstream istrm(f1.dat); if(istrm.good( ) /文件打开成功，进行某些操作 例如： ofstream ostrm(f2.dat); if(!ostrm.good( ) /文件没有被打开，退出该程序 例如： if(!cin.eof( ) /文件没有结束，可进行读操作 成员函数：int ios:operator !( ) 可判断流状态是否正常 ifstream istrm(f1.dat); if(!istrm) cout f1.dat cant open.n;,8.5.2 I/0流的状态函数,2检查一个流对象当前状态的运算

24、符函数 如果不关心具体是哪一位置位(具体的错误性质)，则可以使用ios类中重载的两个运算符函数： int ios:operator!()； 在设置了failbit、badbit或hardbit位的情况下返回非零，而成员函数： ios:operator void*()； 在上述这些位没有设置的情况下(正常状态)返回非零。这两个函数提供了从两个方面测试流状态是否为正常情况的手段。,8.5.2 I/0流的状态函数,3清除/设置流状态位函数 ios类的成员函数： void ios:clear(int=0); 用于清除/设置流的状态位(它不能设置/清除hardfail位)。函数clear()更多地是用于

25、在己知流发生错误的情况下清除流的错误状态，也可以用于设置流的错误状态。例如：,8.6 文件流操作,8.6.1 文件流 8.6.2 文件的打开与关闭 8.6.3 文件的读写,8.6.1 文件流,在C+中，文件被看作是元素的序列，即文件是由一个个的元素数据顺序组成的。不考虑记录的界限，因此这种文件称为流式文件。 按数据的存储形式来分类，文件可分为文本文件和二进制文件。 在文本文件中，每个字节存放一个ASCII代码表示一个字符，文本文件的优点是可直接按字符形式输出，供人们阅读。 二进制文件则是把数据的内部存储形式原样存放到文件中，这种文件的优点是与数据在内存中的存储形式保持一致，因此存储效率高，无须

26、进行存储形式的转换，但不能直接按字符形式输出。,8.6.1 文件流,按数据的存取方式来分类，文件可分为顺序文件和随机读写文件。在C+中，文件既可以进行顺序访问，也可以进行随机访问。 在C+中，文件定义为文件流类的一个对象。 要进行文件的输入输出，必须先创建个文件流对象，并与指定的文件相关联，即打开文件；然后才能进行读写操作；完成后再关闭这个文件。 文件流是以外存文件为输入/输出对象的数据流。输出文件流是从内存流向外存文件的数据，输入文件流是从外存文件流向内存的数据。每一个文件流都有一个内存缓冲区与之对应。 C+有三种文件流：输入文件流、输出文件流和输入/输出文件流。,8.6.2 文件的打开与关

27、闭,1. 打开文件 有两种方法： 先建立流对象，然后调用函数open连接外部文件 流类 对象名; 对象名.open(文件名,方式); 调用流类带参数的构造函数，建立流对象的同时连接外部文件 流类 对象名(文件名,方式); 其中，“流类”是C+流类库定义的文件流类，为ifstream、ofstream或fstream。,8.6.2 文件的打开与关闭,如： ofstream ostrm; ostrm.open(f1.txt)； 或 fstream outfile(“f1.txt”, ios:out); 写 ifstream istrm; istrm.open(f2.txt); 或 ifstream

28、 istrm(“f2.txt”); 读,ios 文件访问方式常量,方式名 用途 in 以输入（读）方式打开文件 out 以输出（写）方式打开文件 app 以输出追加方式打开文件 ate 文件打开时，文件指针位于文件尾 trune 如果文件存在，将其长度截断为0，并清除原有内容；如果文件不存在，则创建新文件 binary 以二进制方式打开文件，缺省时为文本方式 nocreate 打开一个已有文件，如该文件不存在，打开失败 noreplace 如果文件存在，除非设置ios:ate或ios:app,否则打开操作失败 ios:in|ios:out 以读和写的方式打开文件 ios:out|ios:bin

29、ary 以二进制写方式打开文件 ios:in|ios:binary 以二进制读方式打开文件,说明：,缺省文件的读写位置指针位于文件头 用 ios:app 方式打开文件时文件读写位置指针位于文件尾 在以ios:out方式打开文件，而未指定ios:in,ios:ate,ios:app 方式时，则隐含为ios:trunc方式 通过位或操作结合起来，表示具有几种方式的操作。例如： ios:in | ios:out | ios:binary / 二进制的读写 未指定binary方式时，文件都以文本方式打开。若指定了 binary方式，则文件以二进制方式打开,8.6.2 文件的打开与关闭,8.6.2 文件

30、的打开与关闭,2. 关闭文件 当结束一个文件的操作后，要及时将该文件关闭 使用close()成员函数进行关闭： . close() 其中，是待关闭的文件流的对象名。 例如，关闭文件标识符为 outfile 的文件，使用下面格式： outfile.close( );,例: 文件流被打开、关闭,#include void main( ) ofstream ostrm; ostrm.open(f1.dat); ostrm n d; cout n , d endl; istrm.close( ); Ans： 12，310.85,8.6.3 文件的读写,1文本文件的读写 文本文件用默认方式打开。 例8.

31、7：从输入的串中分离数字串，先将其存入磁盘文件，然后将其读出并在屏幕上显示出来。 #include #include using namespace std;,int main() char str10;int i=0; cout输入一个字符串（最多9个字符）“; cin.get(str,10,!);/输入一个字符串 ofstream outfile(“f1.txt”); /以输出方式打开文件f1.txt if (!outfile) cout“File cannot be opened”endl; return 0; char c=stri; while (icin.gcount() if (

32、isdigit(c) outfilec; /将数字串存入文件outfile if(isdigit(c) ,outfile0; outfile.close(); ifstream infile(“f1.txt”); /以输入方式打开文件f1.txt if (!infile) cout“File cannot be opened”endl; return 0; cout存入f1.txt文件中的数字串为:endl; while(!infile.eof() /从文件中读出数据，并输出到屏幕上。 infile.getline(str,sizeof(str);/从文件中读出一行数据 coutstrendl

33、; infile.close(); return 0; ,例 单字符读写函数 get( )和put( ),#include using namespace std; #include #include #include void main( ) fstream outfile, infile; outfile.open(f3.dat, ios:out); if(!outfile) cout f3.dat cant open.n; abort( ); char str = this is a C+ program.; for(int i = 0; i= strlen(str); i+) outf

34、ile.put(stri); outfile.close( );,例 单字符读写函数 get( )和put( ),infile.open(f3.dat, ios:in); if(!infile) cout f3.dat cant open.n; abort( ); char ch; while(infile.get(ch) cout ch; cout endl; infile.close( ); Ans: this is a C+ program.,例： 文件拷贝,#include using namespace std; #include #include void main( ) fstr

35、eam infile, outfile; infile.open(f2.dat, ios:in); if(!infile) cout f2.dat can?t open.n; abort( ); outfile.open(f4.dat, ios:out); if(!outfile) cout f4.dat cant open.n; abort( ); char ch; while(infile.get(ch) outfile.put(ch); infile.close( );outfile.close( ); ,8.6.3 文件的读写,2二进制文件的读写 打开二进制文件时，在 open( )函

36、数中要加上 ios:binary 写入信息时，使用write( )函数 读信息，使用read( )函数 例8.8：用二进制文件处理学生信息 #include #include /文件流头文件 #include using namespace std;,class student private: long num; string name; float score; public: void setnum() /输入学号num coutnum; void setname() /输入姓名name coutname; void setscore() /输入学号成绩 coutscore; ,long

37、 getnum() return num; / 得到学号 string getname() return name; /得到姓名 float getscore() return score; /得到成绩 ; int main() ofstream outfile(student.dat,ios:binary); if(!outfile) coutFile cannot be opened.endl;return 0; student stud100; char ch; int i=0;,while(1) coutch; if(ch=n|ch=N) break; i=i+1; studi.set

38、num(); /输入学号 studi.setname(); /输入姓名 studi.setscore(); /输入成绩 outfile.write(char*),coutch; if(ch=Y|ch=y) ifstream infile(student.dat,ios:binary); if(!infile) coutFile cannot be opened.endl; return 0; cout学号t姓名t成绩endl; infile.read(char*) ,8.6.3 文件的读写,3文件的随机读写 文件打开以后，系统自动生成两个隐含的流指针:读指针和写指针。 在输入文件流类中，有关读

39、指针的函数如下： (1) 移动读指针函数 istream 其中，origin的类型seek_dir是一个枚举类型，可有以下三种取值： ios:beg 表示指针的起始位置为文件头 ios:cur 表示指针的起始位置为当前位置 ios:end 表示指针的起始位置为文件尾 该函数的功能是从origin指定的开始位置起，将文件指针移动offset个字节数。,例，假设input是一个istream类型的流： input.seekg(-100, ios:cur); 以当前位置为基准向前（流的开始位置方向）移动100各字节处 input.seekg(100, ios:beg)； 从流开始的位置后移100个字

40、节处 input.seekg(-100, ios:end); 相对于流结尾处前移100个字节处,8.6.3 文件的读写,(2)返回读指针当前指向的位置值 streampos istream:tellg( ); 该函数的功能是确定文件指针的当前位置。 相应地，ostream类提供有关写指针的函数如下： (1) 移动写指针函数 ostream 函数参数的意义与读指针函数一样。,例 读、写指针操作,#include #include #include void main( ) fstream file(f6.dat, ios:in | ios:out | ios:binary); if(!file)

41、 cout f6.dat cant open.n“; abort( ); for(int i=0; i15; i+) / 每个 int，占4 个 byte file.write(char *),file.seekg(pos); / 输入文件，读 file.read(char *) ,Ans:,Current byte number: 60 The data stored is 15 The data stored is 95 The data stored is 21 Current byte number: 88,例： 数组,#include #include #include void m

42、ain( ) struct student char name20; long number; double totalscord; stu5=Ma,97001,85.72, Li,97002,92.62, Hu,97003,89.25,Yan,97004,90.84,Lu,97005,80.92; fstream file; student one;,file.open(f7.dat, ios:out | ios:in | ios:binary); if (!file1) cout “f7.dat cant open.n; abort( ); for(int i=0; i 5; i+) fi

43、le1.write(char *) ,Ans:,Lu 97005 80.92 Li 97002 92.62,8.6.3 文件的读写,例8.9：用二进制文件随机处理学生信息 #include #include /文件流头文件 #include using namespace std; class student private: long num; string name; float score;,8.6.3 文件的读写,public: void setnum() cinnum; /输入学号 void setname() cinname; /输入姓名 void setscore() cinsc

44、ore; /输入成绩 long getnum() return num; / 得到学号 string getname() return name; /得到姓名 float getscore() return score; /得到成绩 ; int main() fstream file; file.open(student.dat,ios:in|ios:out|ios:binary); if(!file) cout“File cannot be opened.”endl; return 0; student stud100,s;,8.6.3 文件的读写,cout首先输入3个学生的信息:endl;

45、 cout学号t姓名t成绩endl; for(int i=0;i3;i+) studi.setnum(); /输入学号 studi.setname(); /输入姓名 studi.setscore(); /输入成绩 file.write(char*),8.6.3 文件的读写,cout输出第2，4个学生的信息:endl; cout学号t姓名t成绩endl; file.seekg(sizeof(student)*1);/读指针移到第2条记录 file.read(char*) ,8.6.4 其它有关文件操作的函数,1. 跳过输入流中指定数量的字符的函数 该函数原型如下： istream 功能是从流中跳

46、过n个字符，或者直到发现终止符t为止 一般的使用 ctrl+z 键结束从键盘上键入的输入流,例：输入整数，发现错误，则跳过当前输入，等待下一次输入 void main( ) int a; cout a; while(!cin) /判断输入流 cin 是否有错，有错时cin 为 0 cin.clear( ); /清楚错误标志位，等待下次输入 /最多跳过80字符或遇n为止，等待下次输入 cin.ignore(80,n); cout a; cout The integer entered is a endl; ,Ans:,Input an integer：a789y Try again！ 678a

47、The integer you entered is 678,2.退回一个字符到输入流的函数 函数原型如下： istream void main( ) char buf80; cout Enter stream:n; while(getnum(buf) cout Digit string is: buf endl; ,int getnum(char *s) / 每次处理一个数字串 int flag(0); /标志量，没有数字串返回为 0 char ch; while(cin.get(ch) ,Ans: 执行该程序显示如下信息： Enter stream: ab768 54xy128m96 n763 输出如下结果： Digitstring is 768 Digitstring is 54 Digitstring is 128 Digitstring is 96 Digitstring is 763 按Ctrl+z键，退出该程序,3. 返回输入流中下一个字符的函数 函数原型为： int istream:peek( ); 功能是返回