Учебное пособие по курсу "Программирование на языках высокого уровня"

2.2 Организация ввода/вывода

Потоковый ввод/вывод

Один из основных механизмов, который делает программу полезной является ввод/вывод. Все языки программирования имеют такой механизм. Среди операторов и ключевых слов нет ввода/вывода. Потому что в языке С++ ввод/вывод реализован в виде библиотеки. И вообще многие механизмы, которые делают язык С++ таким мощным реализованы в библиотеках (стандартные, специализированные, персональные).

В С++ используется механизм потокового ввода/вывода. Поток - механизм преобразования значений различного типа в последовательность символов (вывод) и наоборот (ввод), в значение переменной.

Вывод: Помещение (направление) данных в поток вывода осуществляется с помощью оператора << который также иногда называют экстрактор (extractor). Конечно, можно создать свой поток вывода, но обычно достаточно стандартных потоков:

• cout - стандартный поток вывода (экран)
• cerr - стандартный поток вывода ошибок (экран)

Переменную любого встроенного типа можно вывести используя следующую запись:

cout<<"x="<<x; // переменная x будет преобразована в набор символов

Можно определить операторы потокового ввода/вывода и для созданных абстрактных типов данных.

Ввод: Ввод данных из потока осуществляется аналогично с использованием обратного оператора >> (inserter):

• cin - стандартный поток ввода (клавиатура)

Переменную любого временного типа можно ввести (считать) из потока:

cin>>x;

Для использования стандартной библиотеки нужно включить ее описание в текст программы. Это делается с помощью директивы препроцессору #include.

#include <iostream> // подключение стандартной библиотеки
using namespace std; // объявление об использовании стандартного пространства имен

void main() // функция main
{
    cout<<"Data types:"<<endl; // вывод строки
    cout<<"int = "<<sizeof(int)<<endl; // вывод строки и целочисленного значения
    cout<<"float = "<<sizeof(float)<<endl;
    cout<<"double = "<<sizeof(double)<<endl;
}

Форматированный ввод/вывод

В С++ используется механизм потокового ввода/вывода. Поток - механизм преобразования значений различного типа в последовательность символов (вывод) и наоборот (ввод)

#include <iostream>

Примеры, которые приводились выше и ввод/вывод, который вы использовали на практических занятиях до сих пор, обычно называют неформатированным выводом.

Часто программисту нужно более детализированное управление. Управление осуществляется для каждого потока отдельно, т.е. если вы определили какой-то формат для потока ввода, то на поток вывода он не подействует. Более того, управление влияет только на следующее выводимое значение.

#include <iomanip>

Управление можно организовать используя манипуляторы потока, которые вставляются между объектами (записываемыми или читаемыми) и тем самым изменяют состояние потока (формат вывода значений):

для вывода целых чисел

dec; // устанавливает десятичную систему счисления
hex; // устанавливает шестнадцатеричную систему счисления
oct; // устанавливает восьмеричную систему счисления
setbase(int b); // вывод целых чисел в системе счисления с основанием b(10,8...)
show base; // показывает основание системы счисления

для вывода чисел с плавающей точкой

• по умолчанию используется универсальный формат, который наилучшим образом представляет число с точностью 6 значащих цифр:

  float f=1234.56789;
cout<<f; // 1234.57

• научный формат, который представляет число десятичной дробью с одной цифрой перед точкой с показателем степени

  cout<<scientific<<f; // 1.2345678e+03

• фиксированный формат представляет число как целую часть с дробной частью отделенной точкой. Точность определяет максимальное число цифр после точки. Точность устанавливается с помощью манипулятора setpresision(int n) n - цифр после точки

cout<<fixed<<f; // 1234.567890

для вывода логических переменных

bool valuet=true;
bool valuef=false;
cout<<valuet<<valuef; // 1 0
cout<<boolalpha<< valuet<<valuef; // true false

Дополнительно можно определить ширину вывода переменных в количестве символов:

setw(int n); // если строка или число длиннее, то будут выведены все setw(0)

А также задать символ для заполнения

setfill(int c);
cout<<setw(4)<<setfill(#)<<12; // ##12

Можно определить место размещения заполнителей. По умолчанию как видите заполнители размещаются до значения. Это аналогично записи:

cout<<setw(4)<<setfill('#')<<right<<12;

Можно наоборот:

cout<<setw(4)<<setfill('#')<<left<<12; // 12##

Важные манипуляторы:

endl; // заканчивается строка, т.е. вставляется символ '\n'
ends; // заканчивается строка записью ' '
flush; // очистка буфера потока

Это лишь основные манипуляторы, которые вы можете использовать для форматирования. С остальными познакомьтесь самостоятельно:

Файловые потоки

Для первых программ стандартных потоков ввода/вывода будет достаточно, но по мере усложнения программ не обойтись без работы с файлом, которая в С++ осуществляется так же на основе механизма потоков.

#include <fstream>
using namespace std;

void main()
{
    ifstream inputfile("z:\data.txt"); // создается поток ввода из файла
    inputfile>>x; // все то же самое что и для cin
    ofstream outputfile("z:\res.txt"); // создается поток вывода в файл
    outputfile<<x; // все то же самое что и для cout
}

Обратите внимание на двойной слэш \ в имени файла. Это все из-за того, что \ - экранирующий символ.

По умолчанию ввод и вывод данных в поток осуществляется в текстовом режиме. Для того, чтобы данные выводились в двоичном режиме следует использовать следующую запись:

ofstream outfile(filename,ios::binary);

По умолчанию файл открываемый для вывода создается (если он создан), а если существует, то очищается. Для того чтобы открыть файл для добавления:

ofstream outfile(filename,ios::app);

Можно создать файловый поток, который запускает и ввод и вывод:

fstream iofile(filename,ios::in|ios::out);