第九章C的输入和输出.ppt

1,第9章 C+的输入和输出,本章主要内容9.1 C+为何建立自己的输入输出系统9.2 C+的流库及其基本结构9.3 预定义类型的输入输出9.4 用户自定义类型的输入输出9.5 文件的输入输出本章重点预定义类型、用户自定义类型与文件的输入输出本章难点用户自定义类型的输入输出的格式及文件的输入输出本章所需学时:4 学时,2,9.1 C+为何建立自己的输入输出系统,数据的输入输出对于程序设计来说是很重要的，但在C和C+中并没有专门的输入输出语句，在C+中的I/O操作而是通过一组标准I/O函数和I/O流来实现的。C+的标准I/O函数是从C语言继承而来的，同时对C语言的标准I/O函数进行了扩充。C+的I/O流不仅拥有标准I/O函数的功能，而且比标准I/O函数功能更强、更方便、更可靠。C+的流类比C的输入输出函数具有更大的优越性:首先它是类型安全的，可以防止用户输出数据与类型不一致的错误。C+中可以重载运算符“”和“”，使之能识别用户自定义的类型，并且像预定义类型一样有效方便。C+输入输出的书写形式也很简单、清晰，这使程序代码具有更好的可读性。,3,9.2 C+的流库及其基本结构,C+的流输入输出是一种数据传递操作，它可以看作字符序列在主机与外部介质之间的流动。流是从源（source，或产生者）到矢（sink，或消费者）的数据流的抽象引用。从源输入字符称为提取（extracting）；把字符输出到矢称为插入（inserting）流具有方向性在C+中包含几个预定义的流：cin、cout、cerr和clog流对流对象进行抽象就得到了流类，流类形成的层次结构就构成了流类库，即流库,4,流类库C+流库用继承的方式来建立一个输入输出类库，它具有两个平行的基类：streambuf类和ios类。其他类都是从这两个类直接或间接派生而来的streambuf类提供物理设备的接口或对缓冲区的低级操作但一般很少直接使用，而是使用由它直接派生而来有以下三类：filebuf类使用文件来保存缓冲区中的字符序列strstreambuf类提供了在内存中进行提取和插入操作的缓冲区管理conbuf类用于输出处理，如控制光标、设置颜色、定义活动窗口、清屏、清一行等功能,5,ios类ios类与它的派生类为用户使用流类的接口，它们均有一个指向streambuf的指针。ios类使用streambuf及其派生类完成错误格式化输入输出，并支持对streambuf的缓冲区进行输入输出时的格式化或非格式化转化它直接派生四个类：输入流类istream、输出流类ostream、文件流类fstreambase和字符串流类strstreambase输入文件流类ifstream同时继承了输入流类和文件流基类（当然对于根基类是间接继承），输出文件流类ofstream同时继承了输出流类和文件流类，输入字符串流类istrstream同时继承了输入流类和字符串流基类，输出字符串流类ostrstream同时继承了输出流类和字符串流基类，输入输出流类iostream同时继承了输入流类和输出流类，输入输出文件流类fstream同时继承了输入输出流类和文件流基类，输入输出字符串流类strstream同时继承了输入输出流类和字符串流基类。,6,C+系统中的I/O类库，其所有类被包含在iostream.h，fstream.h和strstrea.h这三个系统头文件中，各头文件包含的类如下：iostream.h包含有：ios，iostream，istream，ostream，iostream_withassign，istream_withassign，ostream_withassign等。fstream.h包含有：fstream，ifstream，ofstream和fstreambase，以及iostream.h中的所有类。strstrea.h包含有：strstream，istrstream，ostrstream和strstreambase，以及iostream.h中的所有类。,7,9.3 预定义类型的输入输出,无格式输入输出基于C+类库的输入输出流需要使用两个流对象cin和cout，还要用与之相配套的两个输入输出运算符和变量 cout运算符进行重载：cin.operator(变量）cout.operator(变量和常量）,8,输出运算符从运算符角度来看，输出通过输出运算符“”来完成的，输出运算符“”也称插入运算符，它是一个双目运算符，有两个操作数，左操作数为。stream类的一个对象(如cout)，右操作数为一个系统预定义类型的常量或变量。输出运算符“”采用左结合方式工作，并且返回它的左操作数，因此，可以把多个输出组合到一个语句中工作，使用起来很方便。在使用输出运算符“”进行输出操作时，不同类型的变量也可以组合在一条语句中。,9,输入运算符从运算符角度来看，输入操作通过输入运算符“”来完成。输入运算符“”也称提取运算符，它也是一个双目运算符，有两个操作数，左面的操作数是istream类的一个对象(cin),右面的操作数是系统预定义的任何数据类型的变量。在缺省情况下，运算符“”将跳过空白符，然后读入后面的与变量类型相对应的值。当输入字符串（即类型为Char“的变量）时，运算符“”的作用是跳过空白，读入后面的非空白字符，直到遇到另一个空白字符为止，并在串尾放一个字符“0”。因此，输入字符串遇到空格时，就当作本数据输入结束。,10,数据输入时，系统除检查是否有空白外，还检查输入数据与变量的匹配情况。在缺省情况下，运算符“”将跳过空白符，因此，对一组变量输入值时可用空 格或换行将数值之间隔开。输入输出格式控制在C+提供了两种进行格式控制的方法：使用ios类中有关格式控制的成员函数；操纵符的特殊类型的函数,11,使用ios类中的成员函数进行输入输出格式控制时，由通过对格式状态字、域宽、填充字符以及输出精度的操作完成。输入输出格式是由一个long int 类型的状态自来决定。在 ios类的 public部分定义了一个枚举，它的每个成员分别定义状态标志字的一个位，每一位都称为一个状态标志位。这个枚举定义如下：public:enum skipws=0 x0001,/跳过输入空格left=0 x0002,/输出左对齐right=0 x0004,/输出右对齐internal=0 x0008,/符号和进制指示符后的填补dec=0 x0010,/十进制转换oct=0 x0020,/八进制转换hex=0 x0040,/十六进制转换,12,showbase=0 x0080,/输出时显示进制指示符showpoint=0 x0100,/显示十进制小数点uppercase=0 x0200,/大写十六进制输出showpos=0 x0400,/正整数前显示“+”scientific=0 x0800,/科学计数表示法表示浮点数fixed=0 x1000,/小数形式标识符点数unitbuf=0 x2000,/在插入后刷新所有流stdio=0 x4000/刷新 stdout,;,13,设置状态标志，即是将某一状态标志“1”，可使用setf()函数其一般格式为：long ios:setf(long flags)其调用格式为：流对象.setf(ios:状态标志)消除状态标志，即是将某一个状态标志“0”,可使用unsetf()函数其一般格式为：long ios:unsetf(long flags)其调用格式为：流对象.unsetf(ios:状态标志)取状态标志，可使用flags()函数，有两种情况：long ios:flags(long flag)long ios:flags()前者将状态标志字设置为flag，并返回设置前的状态标志字；但与setf()函数的区别在于：setf()函数是原有的基础上追加设定，而flags()函数是用新设定来覆盖以前的状态标志字。后者用于返回当前的状态标志字。,14,例9-2来说明几个函数的用法#includevoid showflags(long f)long i;for(i=0 x8000;i;i=i1)if(i,15,设置域宽，主要是用来控制输出。设置域宽的成员函数有两个：int ios:width();int ios:width(int w)前者用来返回当前的域宽值；后者用来设置域宽，并返回原来的域宽。注意，所设置的 域宽仅对下一个流输出操作有效，当一次输出操作完成之后，域宽又恢复为0。填充字符，填充字符有两个成员函数：int ios:fill();int ios:fill(char ch)前者用来返回当前的填充字符，后者用ch重新设置填充字符，并返回设置前的填充字符设置显示的精度int ios:precision(int p);此函数用来重新设置浮点数所需小数的位数，并返回设置前的小数点后的位数例9-3来说明几个函数的用法,16,#includemain()coutx_width=cout.width()endl;coutx_fill=cout.fill()endl;coutx_precision=cout.precision()endl;cout123 123.45678 234.567endl;cout-endl;cout*x_width=10,x_fill=,x_precision=4*n;cout.width(10);cout.precision(4);cout123 123.45678 234.567endl;coutx_width=cout.width()endl;coutx_fill=cout.fill()endl;coutx_precision=cout.precision()endl;cout-endl;cout*x_width=10,x_fill=,17,cout123 123.45678endl;cout.setf(ios:left);cout.width(10);cout123 123.45678endl;coutx_width=cout.width()endl;coutx_fill=cout.fill()endl;coutx_precision=cout.precision()endl;return 0;,18,使用预定义的操作符进行I/O格式控制使用ios类中的成员函数进行I/O格式控制时，每个函数的调用需要写一条语句，而且不 能将它们直接嵌入到I/O语句中去，显然使用起来不太方便。C+提供了另一种进行I/O格式 控制的方法，这一方法使用了一种称为操作符的特殊函数。操纵符分为无参操纵符和带参操纵符，C+预定义的操纵符见表9.1。表9.2列出了常用带参操纵符。所有不带形参的操作符都定义在头文件iostream.h 中，而带形参的操作符则定义在头文件 iomaniph中，因而使用相应的操作符就必须包含相应的头文件。,19,表9.1 常用无参操纵符,20,表9.2 常用带参操纵符,21,例9-4操作符的使用例子#include#includemain()coutsetw(10)123546endl;cout123setiosflags(ios:scientific)setw(20)123.456789endl;cout123setw(10)hex123endl;cout123setw(10)oct123endl;cout123setw(10)dec123endl;coutresetiosflags(ios:scientific)setprecision(4)123.456789endl;coutsetiosflags(ios:left)setfill(,22,用户自定义的操作符用户也可以自定义操纵符，其目的是合并程序中频繁使用的输入输出操作，使输入输出密集的程序变得更加清晰高效，并可能避免意外的 错误若为输出流定义的操纵符函数，其定义形式如下：ostream,23,#include#includeostream,24,#include#includeistream,25,9.4 用户自定义类型的输入输出,前面介绍了系统预定义类型的输入输出。对于用户自定义类型的输入输出，可以通过重载运算符“”来实现。对于任何给定的用户定义类型T，定义一个operator函数用于输出T类型的对象。运算符“”重载函数的一般格式为：ostream/操作代码 return stream；其中函数中第一个参数是对ostream对象的引用，说明stream必须是输出流，且必须与return后面的标识符相同，第二个参数是被输出的对象。,26,如果要访问类对象的私有部分，应在类的声明中将其声明为该类的友元函数。下面是对Point类重载插入运算符的例子。class Point int x,y;public:Point(int a,int b):x(a),y(b)friend ostream,27,提取运算符“”可以重载，由用户定义如何输入自定义的类对象。在重载提取运算符时，同样应将其重载为类的友元，而不是成员。对于任何给定的用户定义类型T，定义一个operator函数，用于从指定的输入流读取T类型的对象。输入运算符重载与输出运算符大体相同，只将osteam换为istream，把“”代替即可。,28,9.5 文件的输入输出,在C+程序中使用的保存数据的文件按存储格式分为两种类型，一种为字符格式文件，简称字符文件，另一种为内部格式文件，简称字节文件。字符文件又称ASCII码文件或文本文件，字节文件又称二进制文件。在字符文件中，每个字节单元的内容为字符的ASCII码，被读出后能够直接送到显示器或打印机上显示或打印出对应的字符，供人们直接阅读。在字节文件中，文件内容是数据的内部表示，是从内存中直接复制过来的。当然对于字符信息，数据的内部表示就是ASCII码表示，所以在字符文件和在字节文件中保存的字符信息没有差别，但对于数值信息，数据的内部表示和ASCII码表示截然不同，所以在字符文件和在字节文件中保存的数值信息也截然不同。,29,C+文件是一个字符流或二进制流，它把数据看作是一连串的字符，而不考虑记录的界限，它对文件的存取以字符为单位进行，将这种文件称为流式文件在C+中，要进行文件的输入输出，必须先创建一个流，然后将这个流与文件相关联，即打开文件，此时才能进行读写操作，完成之后在关闭这个文件。,30,文件的打开与关闭 流可以分为3类：输入流、输出流以及输入/输出流，相应地文件流也有三个文件流：ifstream、ofstream以及fstream这些文件流都定义在fstream.h文件中：要执行文件的输入输出，需要做3件事情：在程序中包含头文件fstream.h。建立流，建立流的过程就是定义流类的对象。例如ifstream in；/说明一个输入流对象inofstream out；/说明一个输出流对象outfstream both；/说明一个输入/输出流对象both使用open()函数打开文件，也就是使某一个文件与上面的某一流向联系。Open函数是上述3个流类的成员函数，其函数原型在fstream.h中定义的，其原型为：,31,void open(const char*filename,int mode,int access=filebuf:openprot)其中，filename是文件名字，它可包含路径说明。mode说明文件打开的模式，它对文件的操作影响重大，mode的取值必须是以下值之一：ios:in 打开文件进行读操作ios:out 打开文件进行写操作ios:ate 打开时文件指针定位到文件尾ios:app 添加模式，所有增加都在文件尾部进行ios:trunc 如果文件已存在则清空原文件ios:nocreate 如果文件不存在则打开失败ios:noreplace 如果文件存在则打开失败ios:binary 二进制文件(非文本文件),32,下面对这些值作进一步说明如果希望向文件尾部添加数据，则应当用“ios:app”方式打开文件，但此时文件必须存在。打开时，文件位置指针移到文件尾部。用这种方式打开的文件只能用于输出。用“ios:ate”方式打开一个已存在的文件时，文件位置指针自动移到文件的尾部。用“ios:in”方式打开的文件只能用于输入数据，而且该文件必须已经存在。如果用类ifstream来产生一个流，则隐含为输入流，不必再说明使用方式。用“ios:out”方式打开文件，表示可以向该文件输出数据。如果用类ofstream来产生一个流，则隐含为输出流，不必再说明使用方式。,33,通常，当用open()函数打开文件时，如果文件存在，则打开该文件，否则建立该文件。但当用“ios:nocreate”方式打开文件时，表示不建立新文件，在这种情况下，如果要打开的文件不存在，则函数open()调用失败。相反，如果使用“ios:noreplace”方式打开文件。则表示不修改原来文件，而是要建立新文件。因此，如果文件已经存在，则open()函数调用失败。当使用“ios:trunc”方式打开文件时，如果文件已存在，则清除该文件的内容，文件长度被压缩为0。实际上，如果指定“ios:out”方式，且未指定“ios:ate”方式或“ios:app”方式，则隐含为“ios:trunc”方式。如果使用“ios:binary”方式，则以二进制方式打开文件，缺省时，所有的文件以文本方式打开。在用文本文件向计算机输入时，把回车和换行两个字符转换为一个换行符，而在输出时把换行符转换为回车和换行两个字符。对于二进制文件则不进行这种转换，在内存中的数据形式与输出到外部文件中的数据形式完全一致，一一对应。,34,对于ifstream流，mode的默认值为ios:in；对于ofstream流，mode的默认值为ios:out。access决定文件的访问方式，取值为：0 普通文件1 只读文件 2 隐含文件4 系统文件一般情况下，该访问方式使用默认值为filebuf:penprot。与其他状态标志一样，mode的符号常量可以用位或运算“|”组合在一起，如ios:in|ios:binary表示以只读方式打开二进制文件。文件的关闭：out.close()：将关闭与流out相联接的文件。,35,文件的读写文本文件只适用于那些解释为ASCII码的文件。处理文本文件时将自动作一些字符转换，如输出换行字符0 x0A时将转换为回车0 x0D与换行0 x0A两个字符存入文本文件，读入时也会将回车与换行两个字符合并为一个换行字符，这样内存中的字符与写入文件中的字符之间就不再是一一对应关系。文本文件的结束以ASCII码的控制字符0 x1A表示。一旦文件打开，从文件中读出数据与向文件中写入数据都十分容易，只需要使运算符“”就可以了，但不必须用与文件相关联的流代替cin和cout。例9-9给出将数据写入文件test中。,36,#includevoid main()ofstream fout(“test”);if(!fout)cout“Cannot open output filen”;return 1;fout10“123.456“”This is a text file.”n”;fout.close();例9-12给出了先建立一个输出文件，向它写入数据，然后关闭文件，再按输入方式打开它并读取信息,37,#includeint main()ofstream fout(test2);if(!fout)coutstri;coutstr iendl;fin.close();return 0;,38,二进制文件的读写 二进制文件不同于文本文件，它可用于任何类型的文件（包括文本文件），读写二进制文件的字符不作任何转换，读写的字符与文件之间是完全一致的。一般地，对二进制文件的读写可采用两种方法：一种是使用get（）和put（）；另一种是使用read（）和write（）。1.get()与put()函数的一般格式：istream&get(unsigned char&ch)get()函数从相关流中只读一个字符，并把该值放入引用ch&中 ostream&put(char ch)put()函数将字符ch写入流中2.read()与write()函数的一般格式：istream&read(unsigned char*buf,int num)read()函数从相应的流中读取num个字节，并把它放入指针buf所指的缓冲区中 ostream&write(const unsigned char*buf,int num)write()函数把buf所指的缓冲区中的num,39,例9.11给出了put()与get()函数的用法。#include#includevoid test_write()ofstream fs(d:test.dat);int i;char c=a;for(i=0;i26;i+)fs.put(c);c+;void test_read()ifstream fs(d:test.dat);char c;while(fs.get(c)coutc;void main()test_write();test_read();,40,例9.12与9.13给出了write()函数与read()函数的使用情况#include#include#includemain()ofstream out(test2);if(!out)coutCannot open output filen;return 1;int i=12340;double num=100.45;out.write(char*),41,#include#include#includemain()ofstream in(test2);if(!in)coutCannot open output filen;return 1;int i;double num;in.write(char*),42,文件的随机读写输出流随机访问函数。输出流随机访问函数有seekpostream 在上面函数参数中，类型streampos和streamoff都等效于long类型，包含在iostream.h文件中，分别限定了文件的位置以及操作的相对偏移的范围。其中dir表示文件指针的起始位置,off表示相对于起始位置的位移量。dir的取值有以下三种情况：ios:beg 从文件头开始，把文件指针移动由off指定的距离ios:cur 从当前位置开始，把文件指针移动由off指定的距离ios:end 从文件尾开始，把文件指针移动由off指定的距离函数seekg()用于输入文件，将相应文件的读指针从dir说明的位置移动off个字节；函数seekp()用于输出文件，将相应文件的写指针从dir说明的位置移动off个字节,43,例子9.14#include#includevoid main(void)fstream fs;fs.open(F:test,ios:in|ios:out);if(fs.fail()coutopen file errer!;else fs.seekp(4,ios:beg);fs.put(X);char contents10;fs.seekg(4,ios:beg);fs.get(contents,10);coutcontents;,44,进行文件的随机读写时，可以用以下函数确定每个文件指针的当前位置:streampos tellg();streampos tellp();其中tellg()函数用于输入文件，tellp()函数用于输出文件,45,本章作业 重点复习本书的三、四、五、六与七章的内容,