Паппас К., Мюррей У. - Visual C++ 6. Руководство разработчика - 2000

#include <string.h> char newline;

class consumer { char name[60],

street[60], city[20], state[15], zip[10]; public: void data_output(void); void data_input(void); }; void consumer::data_output() {

cout << "Имя: " << name << endl; cout << "Улица* " << street << endl; cout << "Город: " << city << endl; cout << "Штат: " << state << endl; cout << "Индекс: " << zip << endl; void consumer: :data_input () {

cout<< "Введите полное имя клиента: "; cin.get (name, 59,'\n')>>'

cin.get(newline); // пропуск символа новой строки

cout << "Введите адрес: "; cin.get(street, 59,'\n'); cin.get(newline); cout << "Введите город: ";

cin.get(city, 19,'\n'); cin.get(newline) ;

cout<< "Введите название штата: "; cin.get(state, 14, '\n');

cin.get (newline);

cout << "Введите почтовый индекс: "; cin.get(zip, 9,'\n'); cin.get(newline);

}

class airline : public consumer { char airline_type[20];

float acc_air_miles; public: void airline_consumer(); void disp_air_mileage(); };

void airline : :airline_consumer () { data_input ( ) ;

cout << "Введите тип авиалиний : " ;

cin.get (airline_type, 19,'\n'); cin.get (newline) ; cout << "Введите расстояние, покрытое в авиарейсах: "; cin >> acc_air_miles; cin.get (newline) ; }

void airline : :disp_air_mileage () { data_output ( ) ;

cout << "Тип авиалиний: "" << airline_type << endl;

cout << "Суммарное расстояние: " << acc_air_miles << endl; class rental_car : public consumer {

char rental_car_type[20] ; float acc_road_miles; public: void rental_car_consumer ( ) ; void disp_road_mileage () ; };

void rental_car::rental_car_consumer() { data_input();

cout<< "Введите марку автомобиля: "; cin.get(rental_car_type, 19,'\n'); cin.get (newline) ;

cout << "Введите суммарный автопробег: "; cin >> acc_road_miles;

241

cin.get(newline);

}

void rental_car::disp_road_mileage() { data_output();

cout << "Марка автомобиля: "

<< rental_car_type << endl; cout << "Суммарный автопробег: " << acc_road_miles << endl;

}
main()
airline cons1; rental_car cons2;
cout << "\n—Аренда самолета—\n";	cons1.airline_consumer();
cout << "\n—Аренда автомобиля—\n";
cons2.rental_car_consumer();
cout<< "\n—Аренда самолета—\n";
cons1.disp_air_mileage();
cout<< "\n—Аренда автомобиля—\n";
cons2 . disp_road_mileage();
return(0);
}

Переменные родительского класса consumerнедоступны дочерним классам, так как являются закрытыми. Поэтому для работы с ними созданы функции data_input () и data_output (), которые помещены в открытую часть класса и могут быть вызваны в производных классах.

242

Глава 15. Классы ввода-вывода в языке C++

•Иерархия классов ввода-вывода

•Файловый ввод

•Файловый вывод

oДвоичные файлы

•Буферы потоков

oСтроковые буферы

•Несколько примеров форматного вывода данных

Вглаве "Основы ввода-вывода в языке C++" были даны общие представления о потоковых объектах cin, cout и cerr и операторах потокового ввода-вывода << и >>. В настоящей главе мы поговорим о стандартных классах C++, управляющих работой этих объектов.

Иерархия классов ввода-вывода

Все потоковые классы порождены от одного класса, являющегося базовым в иерархии, — ios. Исключение составляют лишь классы буферизованных потоков, базовым для которых служит класс streambuf. Всех их можно разделить на четыре категории, как показано в табл. 15.1.

На рис. 15.1 схематически изображена иерархия классов ввода-вывода, порожденных от класса ios.

Классы семейства ios предоставляют программный интерфейс и обеспечивают необходимое форматирование обрабатываемых данных, тогда как непосредственную обработку данных выполняют классы семейства streambuf, управляющие обменом данными между буфером потока и конечным устройством (рис. 15.2).

Таблица 15.1. Категории классов ввода-вывода

	Класс	Описание
	ios	Содержит базовые средства управления потоками, является родительским
		для других классов ввода-вывода (файл IOSTREAM.H)
	Потоковый ввод
	istream	Содержит общие средства потокового ввода, является родительским для
		других классов ввода (файл IOSTREAM.H)
	ifstream	Предназначен для ввода данных из файлов (файл FSTREAM.H)
		Поддерживает операцию присваивания; существует предопределенный объект cin данного
	istream_withassign	класса, по умолчание читающий данные из стандартного входного потока, но благодаря
		операции присваивания этот объект может быть переадресован на различные объекты класса
		istream(файл IOSTREAM.H)
	istrstream	Предназначен для ввода данных из строковых буферов (файл STRSTREA.H)
	Потоковый вывод
	ostream	Содержит общие средства потокового вывода, является родительским для других классов
		вывода (файл IOSTREAM.H)
	ofstream	Предназначен для вывода данных в файлы (файл FSTREAM.H)
		Поддерживает операцию присваивания; существуют предопределенные объекты cout, cerr и
	ostream_withassign	clog данного класса, по умолчанию выводящие данные в стандартный выходной поток, но
		благодаря операции присваивания их можно переадресовать на различные объекты класса
		ostream (файл IOSTREAM.H)
	ostrstream	Предназначен для вывода данных в строковые буферы (файл STRSTREA.H)
	Потоковый ввод-вывод
	iostream	Содержит общие средства потокового ввода-вывода, является родительским для других
		классов ввода-вывода (файл IOSTREAM.H)
	fstream	Предназначен для организации файлового ввода-вывода (файл FSTREAM.H)

243

strstream

Предназначен для ввода-вывода строк (файл STBLSTREA.H)

stdiostream

Поддерживает работу с системными средствами стандартного ввода-вывода, существует для

совместимости со старыми функциями ввода-вывода (файл STDIOSTR.H)

Буферизованные потоки

streambuf

Содержит общие средства управления буферами потоков, является родительским для других

буферных классов (файл IOSTREAM.H)

filebuf

Предназначен для управления буферами дисковых файлов (файл FSTREAM.H)

strstreambuf

Предназначен для управления строковыми буферами, хранящимися в памяти (файл

STRSTREA.H)

stdiobuf

Осуществляет буферизацию дискового ввода-вывода с помощью стандартных системных

функций (файл STDIOSTR.H)

Рис. 15.1. Иерархия классов ввода-вывода порожденных от ios

Рис. 15.2. Иерархия классов, порожденных от streambuf

Файловый ввод

Основные функции управления потоковым вводом сосредоточены в классе istream. С каждым из объектов этого класса и его производных связан объект класса streambuf. Эти классы работают в связке: первый осуществляет форматирование, а второй управляет низкоуровневым буферизованным вводом. Функции класса istream, доступные его потомкам, перечислены в табл. 15.2.

	Функция	Описание
	ipfx	Вызывается перед операцией чтения для проверки наличия ошибок в потоке
	isfx	Вызывается после каждой операции чтения
	get	Извлекает из потока требуемое число символов; если указан символ-ограничитель, он не извлекается
	getline	Извлекает из потока требуемое число символов; если указан символ-ограничитель, он извлекается, но не
		сохраняется в буфере
	read	Извлекает из потока требуемое число байтов; применяется при работе с двоичными потоками

244

ignore	Выбрасывает из потока требуемое число символов вплоть до символа-ограничителя
peek	Возвращает текущий символ, сохраняя его в потоке
gcount	Определяет число символов, извлеченных из потока во время последней операции чтения
eatwhite	Извлекает из потока ведущие пробельные символы; аналогичное действие выполняет манипулятор ws
putback	Возвращает в поток символы, извлеченные из него во время последней операции чтения
sync	Синхронизирует внутренний буфер потока с внешним источником символьных данных
seekg	Перемещает маркер, обозначающий текущую позицию чтения, на требуемую позицию в потоке
tellg	Возвращает позицию маркера чтения

Таблица 15.2. Функции класса istream

Класс ifstream является потомком класса istream, ориентированным на чтение данных из файлов. Его конструктор автоматически создает объект класса filebuf, управляющий низкоуровневой работой с файлом, включая поддержку буфера чтения. Функции класса ifstream перечислены в табл. 15.3.

Таблица 15.3. Функции класса ifstream

ФУНКЦИЯ Описание

open	Открывает файл для чтения, связывая с ним объект класса filebuf
close	Закрывает файл
setbuf	Передает указанный символьный буфер в распоряжение объекта класса filebuf
setmode	Задает режим доступа к файлу: двоичный (константа filebuf:: binary) или текстовый (константа filebuf::
	text)
attach	Связывает указанный открытый файл с объектом класса filebuf
rdbuf	Возвращает указатель на объект класса filebuf
fd	Возвращает дескриптор файла
is_open	Проверяет, открыт ли файл, связанный с потоком

В следующей программе из файла читаются данные блоками по 80 символов, которые затем выводятся на экран:

//

// ifstream.cpp

//В этой программе на языке C++ демонстрируется

// использование класса ifstreamдля чтения данных из файла.

//

#include <fstream.h> #define iCOLUMNS 80 void main(void)

{

charcOneLine[iCOLUMNS];

fstream ifMyInputStream("IFSTREAM.CPP"); while(ifMylnputStream) { ifMylnputStream.getline(cOneLine, iCOLUMNS); cout << '\n' << cOneLine;

}

ifMylnputStream.close();

}

Конструктор клаccа ifstream создает объект ifMylnputStream, связывая с ним файл IFSTREAM.CPP, который открывается для чтения (по умолчанию в текстовом режиме). Этот объект можно использовать в условных операторах, проверяя его на равенство нулю, что означает достижение конца файла.

Функция getline(), унаследованная от класса istream, читает в массив cOneLineстроку текста длиной iCOLUMNS(80 символов). Ввод будет прекращен при обнаружении символа новой строки \n, конца файла или, если ни одно из этих событий не произошло, 79-го по счету символа (последним записывается символ \0).

245

После окончания вывода всего файла он закрывается командой close().

Файловый вывод

Основные функции управления потоковым выводом сосредоточены в классе ostream. С каждым из объектов этого класса и его производных связан объект класса streambuf. Эти классы работают в связке: первый осуществляет форматирование, а второй управляет низкоуровневым буферизованным выводом. Функции класса ostream, доступные его потомкам, перечислены в табл. 15.4.

Таблица 15.4. Функции класса ostream

Функция	Описание
opfx	Вызывается перед каждой операцией записи для проверки наличия ошибок в потоке
оsfx	Вызывается после каждой операции записи для очистки буфера
put	Записывает в поток одиночный байт
write	Записывает в поток требуемое число байтов
flush	Очищает буфер потока; аналогичное действие выполняет манипулятор flush
seekp	Перемещает маркер, обозначающий текущую позицию записи, на требуемую позицию в потоке
tellp	Возвращает позицию маркера записи

Класс ofstream является потомком класса ostream, ориентированным на запись данных в файлы. Его конструктор автоматически создает объект класса filebuf, управляющий низкоуровневой работой с файлом, включая поддержку буфера записи. Класс ofstream содержит такой же набор функций, что и класс ifstream(см. табл. 15.3).

В следующей программе в файл дважды записывается одна и та же строка — посимвольно и вся целиком.

//

//ofstream. cpp

//В этой программе на языке C++ демонстрируется

//использование класса ofstreamдля записи данных в

//файл, открытый в текстовом режиме.

#include <fstream.h> #include <string.h> #define iSTRING_MAX 40 void main (void) {

int i = 0;

char pszString [iSTRING_MAX] •= "Записываемая строка\n";

//файл по умолчанию открывается в текстовом режиме ofstream ofMyOutputStream("OFSTREAM.OUT") ;

//строка выводится символ за символом;

//обратите внимание, что символ '\n' .

//преобразуется в два символа while (pszString[i] != '\0'){

ofMyOutputStream.put (pszStringfi] ) ;

cout<< !'\nПозиция маркера записи: " << ofMyOutputStream.tellp() ; i++; }

//запись всей строки целиком

ofMyOutputStream.write(pszString, strlen(pszString));

cout<< "\nНовая позиция маркера записи: " << ofMyOutputStream.tellp(); ofMyOutputStream.close() ; -}

Вот результаты работы программы:

Позиция маркера записи:			1
Позиция	маркера	записи:	2
Позиция	маркера	записи:	3

246

.

.

.

Позиция маркера записи: 18 Позиция маркера записи: 19 Позиция маркера записи: 21 Новая позиция маркера записи: 42

Цикл while последовательно, символ за символом, с помощью функции put() записывает содержимое строки pszstring в выходной поток. После вывода каждого символа Вызывается функция tellp(),возвращающая текущую позицию маркера записи. Результатам работы этой функции следует уделить немного внимания.

Строка pszString содержит 20 символов плюс концевой нулевой символ (\0), итого — 21. На хотя, если судить по выводимой информации, в поток записывается 21 символ, последним из них будет не \0. Его вообще не окажется в файле. Дело в том, что при выводе данных в файл, открытый в текстовом режиме, автоматически выполняется преобразование \n = CR/LF, т.е. символ новой строки преобразуется в пару символов возврата каретки и перевода строки. (При чтении происходит обратное преобразование.) Именно поэтому наблюдается "скачок" счетчика: после 19 идет 21. Функция put(), записывающая в файл символ \n, на самом деле помещает в файл два других символа.

Функция write() выполняет такое же преобразование, поэтому конечное значение счетчика равно 42, а не 41.

Двоичные файлы

Следующая программа аналогична предыдущему примеру и иллюстрирует, что произойдет, если ту же самую строку вывести в тот же самый файл, только открытый в двоичном режиме.

//

//binary.срр

//Эта программа является модификацией предыдущего примера

//и демонстрирует работу с файлом,открытым в двоичном режиме.

#include <fstream. h> #include <string.h> #define iSTRING_MAX 40 void main (void) << int i = 0;

char pszString [iSTRING_MAX] = "Записываемая строка\n";

//файл открывается в двоичном режиме

ofstream ofMyOutputStream("OFSTREAM.OUT", ios :: binary)

//строка выводится символ за символом;

//обратите внимание, что символ ' \n '

//никак не преобразуется

while (pszString [i]!= '\0') { ofMyOutputStream.put (pszString [i]);

cout <<' "\nПозиция маркера записи: << ofMyOutputStream.tellpO ;

i++> 1
// запись всей строки целиком	.

ofMyOutputStream.write(pszString, strlen(pszString)), cout<< "\nНовая позиция маркера записи: "

<< ofMyOutputStream.tellp() ; ofMyOutputStream.close() ;

}

Вот результаты работы программы:

Позиция маркера записи: 1

247

Позиция маркера записи: 2 Позиция маркера записи: 3 Позиция маркера записи: 18 Позиция маркера записи: 19 Позиция маркера записи: 20 Новая позиция маркера записи: 40

При выводе строки pszString не происходит замены концевого символа \n парой символов возврата каретки и перевода строки, поэтому в поток записывается 20 символов — ровно столько, сколько содержится в строке.

Буферы потоков

В основе всех буферизованных потоков ввода-вывода в C++ лежит класс streambuf. В этом классе описаны основные операции, выполняемые над буферами ввода-вывода (табл. 15.5). Любой класс, порожденный от ios, наследует указатель на объект класса streambuf. Именно последний выполняет реальную работу по вводу и выводу данных.

Объекты класса streambuf управляют фиксированной областью памяти, называемой также областью резервирования. Она, в свою очередь, может быть разделена на область ввода и область вывода, которые могут перекрывать друг друга.

Класс streambuf является абстрактным, т.е. создать его объект напрямую нельзя (его конструктор является защищенным и не может быть вызван из программы). В то же время, имеются три производных от него класса, предназначенные для работы с потоками конкретного типа: filebuf (буферы дисковых файлов), strstreambuf (строковые буферы, хранящиеся в памяти) и stdiobuf (буферизация дискового ввода-вывода с помощью стандартных системных функций). Кроме того, можно создавать собственные классы, порожденные от streambuf, переопределяя его виртуальные функции (табл. 15.6) и настраивая, таким образом, его работу в соответствии с потребностями конкретного приложения. Только из производных классов можно вызывать и многочисленные защищенные функции этого класса, управляющие областью резервирования (табл. 15.7).

Таблица 15.5. Открытые функции класса streambuf

Открытая функция Описание

	in_avail	Возвращает число символов в области ввода
	sgetc	Возвращает символ, на который ссылается указатель области ввода; при этом указатель не
		перемещается
	snextc	Перемещает указатель области ввода на одну позицию вперед, после чего возвращает
		текущий символ
	sbumpc	Возвращает текущий символ и затем перемещает указатель области ввода на одну позицию
		вперед
	stossc	Перемещает указатель области ввода на одну позицию вперед, но не возвращает символ
	sputbaqkc	Перемещает указатель области ввода на одну позицию назад, возвращая символ в буфер
	sgetn	Читает требуемое количество символов из буфера
	out_waiting	Возвращает число символов в области вывода
	sputc	Записывает символ в буфер и перемещает указатель области вывода на одну позицию вперед
	sputn	Записывает требуемое количество символов в буфер и перемещает указатель области вывода
		на соответствующее число позиций
	dbp	В текстовом виде записывает в стандартный выходной поток различного рода информацию о
		состоянии буфера
	Таблица 15.6. Виртуальные функции класса streambuf
	Виртуальная		Описание
	функция
	sync		Очищает области ввода и вывода
	setbuf		Добавляет к буферу указанную зарезервированную область памяти
	seekoff		Перемещает указатель области ввода или вывода на указанное количество байтов
			относительно текущей позиции

248

	seekpos	Перемещает указатель области ввода или вывода на указанную позицию относительно начала
		потока
	overflow	Очищает область вывода
	underflow	Если область ввода пуста, заполняет ее данными из источника
	pbackfail	Вызывается функцией sputbackc() в случае неудачной попытки вернуться назад на один
		символ
	Таблица 15.7. Защищенные фугкции класса streambuf
	Защищенная		Описание
	функция
	base		Возвращает указатель на начало области резервирования
	ebuf		Возвращает указатель на конец области резервирования
	blen		Возвращает размер области резервирования
	phase		Возвращает указатель на начало области вывода
	pptr		Возвращает значение указателя области вывода
	epptr		Возвращает указатель на конец области ввода
	eback		Возвращает указатель на начало области ввода
	gptr		Возвращает значение указателя области ввода
	egptr		Возвращает указатель на конец области вывода
	setp		Задает значения указателей, связанных с областью вывода
	setg		Задает значения указателей, связанных с областью ввода
	pbump		Перемещает указатель области вывода на указанное число байтов относительно текущей
			позиции
	gbump		Перемещает указатель области ввода на указанное число байтов относительно текущей
			позиции
	setb		Задает значения указателей, связанных с областью резервирования
	unbuffered		Задает или возвращает значение переменной, определяющей состояние буфера
	allocate		Вызывает виртуальную функцию deallocate для создания области резервирования
	deallocate		Выделяет память для области резервирования (виртуальная функция)

Классы файловых потоков, такие как ifstream, ofstream и fstream, содержат встроенный объект класса filebuf, который вызывает низкоуровневые системные функции для управления буферизованным файловым вводом-выводом. Для объектов класса filebuf области ввода и вывода, а также указатели текущей позиции чтения и записи всегда равны друг другу. Функции этого класса перечислены в табл. 15.8.

Таблица 15.8.Функции класса filebuf

Функция	Описание
open	Открывает файл, связывая с ним объект класса filebuf
close	Закрывает файл, "выталкивая" все содержимое области вывода
setmode	Задает режим доступа к файлу: двоичный (константа filebuf:: binary) или текстовый (константа filebuf: :text)
attach	Связывает указанный открытый файл с объектом класса filebuf
fd	Возвращает дескриптор файла
is_open	Проверяет, открыт ли файл, связанный с потоком

В следующей программе создаются два файловых объекта: fbMylnputBuf и fbMyOutputBuf. Оба они открываются в текстовом режиме с помощью функции open(): первый — для чтения, второй — для записи. Если при открытии файлов не возникнет никаких ошибок, то каждый из них связывается с соответствующим объектом класса istream и ostream. Далее в цикле while символы читаются из файла fbMylnputBuf с помощью функции get() класса istream и записываются в файл fbMyOutputBuf с помощью функции put() класса ostream. Подсчет числа строк осуществляется с помощью выражения

iLineCount += (ch == '\n');

Когда в поток помещается символ \n, выражение в скобках возвращает 1 и счетчик iLineCount увеличивается на единицу, в противном случае он остается неизменным.

249

Оба файла закрываются с помощью функции close().

//

//filebuf.cpp

//Эта программа на языке C++ демонстрирует, как работать

//с объектами класса filebuf.

//

#include <f stream. h> t#include <process.h>

// содержит прототип функции exit() void main (void)

{

char ch;

int iLineCount = 0;

filebuf fbMylnputBuf, fbMyOutputBuf;

fbMylnputBuf .open ("FILEBUF.CPP", ios::in); if (fbMylnputBuf

.is_open()== 0) (

cerr<< "Невозможно открыть файл для чтения" exit (1);

}

istream is(SfbMylnputBuf) ;

fbMyOutputBuf.open("output.dat",ios::out); if(fbMyOutputBuf.is_open() == 0) {

cerr<< "Невозможно открыть файл для записи"; exit(2); }

ostream os(SfbMyOutputBuf); while (is) {

is.get(ch);

os.put(ch);

iLineCount += (ch== '\n');

}

bMylnputBuf. close (); fbMyOutputBuf.close();

cout << "Файл содержит " << iLineCount << " строк";

}

Cтроковые буферы

Класс strstreambuf управляет символьным буфером, расположенным в динамической памяти.

Несколько примеров форматного вывода данных

В первом примере на экран выводится список факториалов чисел от 1 до 25 с выравниванием влево:

//

//fact.cpp

//Эта программа на языке C++ выводит список факториалов чисел от 1

до 25.

//

#include <iostream.h> main ()

{

double number = 1.0,factorial = 1.0;

cout .precision (0); //0 цифрпослезапятой

cout .setf (ios:: left) ; // выравнивание влево

250