第11章流類庫與輸入輸出

1、C+語言程序設計（第4版）第十一章 流類庫與輸入/輸出清華大學 鄭 莉C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學目錄11.1 I/O流的概念及流類庫結構11.2 輸出流11.3 輸入流11.4 輸入/輸出流11.5 綜合實例對個人銀行賬戶管理程序的改進11.6 深度探索11.7 小結2C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學11.1 I/O流的概念及流類庫結構 當程序與外界環(huán)境進行信息交換時，存在著兩個對象，一個是程序中的對象，另一個是文件對象。 流是一種抽象，它負責在數(shù)據(jù)的生產者和數(shù)據(jù)的消費者之間建立聯(lián)系，并管理數(shù)據(jù)的流動。 程序建立一個流對象，并指定這個流對象與某個文件對象建立連接，程序

2、操作流對象，流對象通過文件系統(tǒng)對所連接的文件對象產生作用。 讀操作在流數(shù)據(jù)抽象中被稱為（從流中）提取，寫操作被稱為（向流中）插入。3C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學流類庫結構411.1 I/O流的概念及流類庫結構C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學11.2 輸出流 最重要的三個輸出流是 ostream ofstream ostringstream5C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學11.2.1 構造輸出流對象 預先定義的輸出流對象: cout 標準輸出 cerr 標準錯誤輸出，沒有緩沖，發(fā)送給它的內容立即被輸出。 clog 類似于cerr，但是有緩沖，緩沖區(qū)滿時被輸出。

3、611.2 輸出流C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學7標準輸出換向ofstream fout(b.out);streambuf* pOld =cout.rdbuf(fout.rdbuf(); /cout.rdbuf(pOld); C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學11.2.1 構造輸出流對象（續(xù)） ofstream類支持磁盤文件輸出 如果在構造函數(shù)中指定一個文件名，當構造這個文件時該文件是自動打開的 ofstream myFile(filename); 可以在調用默認構造函數(shù)之后使用open成員函數(shù)打開文件ofstream myFile; /聲明一個靜態(tài)文件輸出流對象聲明一個靜

4、態(tài)文件輸出流對象myFile.open(filename); /打開文件，使流對象與文件建立聯(lián)系打開文件，使流對象與文件建立聯(lián)系 在構造對象或用open打開文件時可以指定模式 ofstream myFile(filename, ios_base:out | ios_base:binary);811.2 輸出流C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學11.2.2使用插入運算符和操縱符（manipulator） 插入()運算符是所有標準C+數(shù)據(jù)類型預先設計的，用于傳送字節(jié)到一個輸出流對象。 插入運算符與操縱符一起工作，可以控制輸出格式。很多操縱符都定義在ios_base類中（如hex()），和頭

5、文件中（如setprecision()）。 setw和width僅影響緊隨其后的域，但其它流格式操縱符保持有效直到發(fā)生改變。 控制輸出寬度 為了調整輸出，可以通過在流中放入setw操縱符或調用width成員函數(shù)為每個項指定輸出寬度。 dec、oct和hex操縱符設置輸入和輸出的默認進制。911.2 輸出流C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學例11-1 使用width控制輸出寬度#include using namespace std; int main() double values = 1.23, 35.36, 653.7, 4358.24 ;for(int i = 0; i 4; i

6、+) cout.width(10);cout valuesi endl;return 0;1011.2 輸出流 11.2.2使用插入運算符和操縱符（manipulator）輸出結果輸出結果: : 1.23 1.23 35.36 35.36 653.7 653.7 4358.24 4358.24C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學例11-2使用setw操縱符指定寬度/11_2.cpp#include #include #include using namespace std; int main() double values = 1.23, 35.36, 653.7, 4358.24 ;s

7、tring names = Zoot, Jimmy, Al, Stan ;for (int i = 0; i 4; i+)cout setw(6) namesi setw(10) valuesi endl;return 0;1111.2 輸出流 11.2.2使用插入運算符和操縱符（manipulator）輸出結果輸出結果: : Zoot 1.23 Zoot 1.23 Jimmy 35.36 Jimmy 35.36 Al 653.7 Al 653.7 Stan 4358.24 Stan 4358.24C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學例11-3設置對齊方式/11_3.cpp#includ

8、e #include #include using namespace std; int main() double values = 1.23, 35.36, 653.7, 4358.24 ;string names = Zoot, Jimmy, Al, Stan ;for (int i=0;i4;i+)cout setiosflags(ios_base:left)/左對齊 setw(6) namesi resetiosflags(ios_base:left) setw(10) valuesi endl;return 0;1211.2 輸出流 11.2.2使用插入運算符和操縱符（manipu

9、lator）輸出結果:Zoot 1.23Jimmy 35.36Al 653.7Stan 4358.24C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學setiosflags的參數(shù) ios_base:skipws 在輸入中跳過空白 。 ios_base:left 左對齊值，用填充字符填充右邊。 ios_base:right 右對齊值，用填充字符填充左邊（缺省對齊方式）。 ios_base:internal 在規(guī)定的寬度內，指定前綴符號之后，數(shù)值之前，插入指定的填充字符。 ios_base:dec 以十進制形式格式化數(shù)值（缺省進制）。 ios_base:oct 以八進制形式格式化數(shù)值 。 ios_bas

10、e:hex 以十六進制形式格式化數(shù)值。 ios_base:showbase 插入前綴符號以表明整數(shù)的數(shù)制。 ios_base:showpoint 對浮點數(shù)值顯示小數(shù)點和尾部的0 。 ios_base:uppercase 對于十六進制數(shù)值顯示大寫字母A到F，對于科學格式顯示大寫字母E 。 ios_base:showpos 對于非負數(shù)顯示正號（“+”）。 ios_base:scientific 以科學格式顯示浮點數(shù)值。 ios_base:fixed 以定點格式顯示浮點數(shù)值（沒有指數(shù)部分） 。 ios_base:unitbuf 在每次插入之后轉儲并清除緩沖區(qū)內容。1311.2 輸出流 11.2.2使

11、用插入運算符和操縱符（manipulator）C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學例11-4控制輸出精度/11_4.cpp#include #include #include using namespace std; int main() double values = 1.23, 35.36, 653.7, 4358.24 ;string names = Zoot, Jimmy, Al, Stan ;for (int i=0;i4;i+)cout setiosflags(ios_base:left) setw(6) namesi resetiosflags(ios_base:left)

12、/清除左對齊設置 setw(10) setprecision(1) valuesi endl;return 0;1411.2 輸出流 11.2.2使用插入運算符和操縱符（manipulator）輸出結果：Zoot 1Jimmy 4e+001Al 7e+002Stan 4e+003C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學11.2.3文件輸出流成員函數(shù) 輸出流成員函數(shù)有三種類型： 與操縱符等價的成員函數(shù)。 執(zhí)行非格式化寫操作的成員函數(shù)。 其它修改流狀態(tài)且不同于操縱符或插入運算符的成員函數(shù)。1511.2 輸出流C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學11.2.3文件輸出流成員函數(shù)（續(xù)） open

13、函數(shù)把流與一個特定的磁盤文件關聯(lián)起來。需要指定打開模式。 put函數(shù)把一個字符寫到輸出流中。 write函數(shù)把內存中的一塊內容寫到一個文件輸出流中 seekp和tellp函數(shù)操作文件流的內部指針 close函數(shù)關閉與一個文件輸出流關聯(lián)的磁盤文件 錯誤處理函數(shù)在寫到一個流時進行錯誤處理1611.2 輸出流C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學例11-5 向文件輸出/11_5.cpp#include using namespace std;struct Date int mon, day, year; ;int main() Date dt = 6, 10, 92 ;ofstream file

14、(date.dat, ios_base:binary);file.write(reinterpret_cast(&dt),sizeof(dt);file.close();return 0;1711.2 輸出流 11.2.3 文件輸出流成員函數(shù)C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學11.2.4 二進制輸出文件 以通常方式構造一個流，然后使用setmode成員函數(shù)，在文件打開后改變模式。 使用ofstream構造函數(shù)中的模式參量指定二進制輸出模式1811.2 輸出流C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學11.2.5 字符串輸出流（ ostringstream ） 用于構造字符串 功

15、能 支持ofstream類的除open、close外的所有操作 str函數(shù)可以返回當前已構造的字符串 典型應用 將數(shù)值轉換為字符串1911.2 輸出流C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學例11-6用ostringstream將數(shù)值轉換為字符串/11_6.cpp#include #include #include using namespace std; template inline string toString(const T &v) ostringstream os;/創(chuàng)建字符串輸出流os v;/將變量v的值寫入字符串流return os.str();/返回輸出流生成的字符

16、串 int main() string str1 = toString(5);cout str1 endl;string str2 = toString(1.2);cout str2 endl;return 0;2011.2 輸出流 11.2.5 字符串輸出流（ ostringstream ）輸出結果：51.2函數(shù)模板toString可以把各種支持“)對于所有標準C+數(shù)據(jù)類型都是預先設計好的。 是從一個輸入流對象獲取字節(jié)最容易的方法。 ios類中的很多操縱符都可以應用于輸入流。但是只有少數(shù)幾個對輸入流對象具有實際影響，其中最重要的是進制操縱符dec、oct和hex。2311.3 輸入流C+語言

17、程序設計（第4版），鄭莉，清華大學11.3.4輸入流相關函數(shù) open函數(shù)把該流與一個特定磁盤文件相關聯(lián)。 get函數(shù)的功能與提取運算符（）很相像，主要的不同點是get函數(shù)在讀入數(shù)據(jù)時包括空白字符。（第6章介紹過） getline的功能是從輸入流中讀取多個字符，并且允許指定輸入終止字符，讀取完成后，從讀取的內容中刪除終止字符。（第6章介紹過） read成員函數(shù)從一個文件讀字節(jié)到一個指定的內存區(qū)域，由長度參數(shù)確定要讀的字節(jié)數(shù)。如果給出長度參數(shù)，當遇到文件結束或者在文本模式文件中遇到文件結束標記字符時結束讀取。2411.3 輸入流C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學11.3.4輸入流相關函數(shù)

18、（續(xù)） seekg函數(shù)用來設置文件輸入流中讀取數(shù)據(jù)位置的指針。 tellg函數(shù)返回當前文件讀指針的位置。 close函數(shù)關閉與一個文件輸入流關聯(lián)的磁盤文件。2511.3 輸入流C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學例11-7 get函數(shù)應用舉例/11_7.cpp#include using namespace std;int main() char ch;while (ch = cin.get() != EOF)cout.put(ch);return 0;2611.3 輸入流 11.3.4 輸入流相關函數(shù)C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學例11-8為輸入流指定一個終止字符：/11_

19、8.cpp#include #include using namespace std;int main() string line; cout Type a line terminated by t endl; getline(cin, line, t); cout line endl;return 0;2711.3 輸入流 11.3.4 輸入流相關函數(shù)C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學例11-9從一個payroll文件讀一個二進制記錄到一個結構中/11_9.cpp#include #include #include using namespace std;struct SalaryI

20、nfo unsigned id;double salary; int main() SalaryInfo employee1 = 600001, 8000 ;ofstream os(payroll, ios_base:out | ios_base:binary);os.write(reinterpret_cast(&employee1), sizeof(employee1);os.close();2811.3 輸入流 11.3.4 輸入流相關函數(shù)C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學例11-9（續(xù)）ifstream is(payroll, ios_base:in | ios_bas

21、e:binary);if (is) SalaryInfo employee2;is.read(reinterpret_cast(&employee2), sizeof(employee2);cout employee2.id employee2.salary endl; else cout ERROR: Cannot open file payroll. endl;is.close();return 0;2911.3 輸入流 11.3.4 輸入流相關函數(shù)C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學例11-10用seekg函數(shù)設置位置指針/11_10.cpp, 頭部分省略int main(

22、) int values = 3, 7, 0, 5, 4 ;ofstream os(integers, ios_base:out | ios_base:binary);os.write(reinterpret_cast(values), sizeof(values);os.close(); ifstream is(integers, ios_base:in | ios_base:binary);if (is) is.seekg(3 * sizeof(int);int v;is.read(reinterpret_cast(&v), sizeof(int);cout The 4th int

23、eger in the file integers is v endl; else cout ERROR: Cannot open file integers. endl;return 0;3011.3 輸入流 11.3.4 輸入流相關函數(shù)C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學例11-11讀一個文件并顯示出其中0元素的位置/11_11.cpp, 頭部分省略int main() ifstream file(integers, ios_base:in | ios_base:binary);if (file) while (file) /讀到文件尾file為0 streampos here =

24、file.tellg(); int v; file.read(reinterpret_cast(&v), sizeof(int); if (file & v = 0) cout Position here is 0 endl; else cout ERROR: Cannot open file integers. endl;file.close();return 0;3111.3 輸入流 11.3.4 輸入流相關函數(shù)C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學11.3.5 字符串輸入流（ istringstream） 用于從字符串讀取數(shù)據(jù) 在構造函數(shù)中設置要讀取的字符串 功能 支

25、持ifstream類的除open、close外的所有操作 典型應用 將字符串轉換為數(shù)值3211.3 輸入流C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學例11-12用istringstream將字符串轉換為數(shù)值/11_12.cpp, 頭部分省略template inline T fromString(const string &str) istringstream is(str);/創(chuàng)建字符串輸入流T v;is v;/從字符串輸入流中讀取變量vreturn v;/返回變量v int main() int v1 = fromString(5);cout v1 endl;double v2 =

26、 fromString(1.2);cout v2 ”、“”運算符，對賬戶信息重載“”運算符。35C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學例11-13 個人銀行賬戶管理程序 程序分為6個文件： date.h是日期類頭文件 date.cpp是日期類實現(xiàn)文件 accumulator.h為按日將數(shù)值累加的Accumulator類的頭文件 account.h是各個儲蓄賬戶類定義頭文件 account.cpp是各個儲蓄賬戶類實現(xiàn)文件 11_13.cpp是主函數(shù)文件。3611.5綜合實例對個人銀行賬戶管理程序的改進C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學/date.h#ifndef _DATE_H_#d

27、efine _DATE_H_#include class Date /日期類/Date類中不再有靜態(tài)成員函數(shù)read，其它內容與例10-24完全相同，;std:istream & operator (std:istream &in, Date &date);std:ostream & operator (istream &in, Date &date) int year, month, day;char c1, c2;in year c1 month c2 day;date = Date(year, month, day);return in;o

28、stream & operator (ostream &out, const Date &date) out date.getYear() - date.getMonth() - date.getDay();return out;3711.5綜合實例對個人銀行賬戶管理程序的改進例11-13（續(xù)）C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學/account.h#ifndef _ACCOUNT_H_#define _ACCOUNT_H_#include date.h#include accumulator.h#include #include #include class A

29、ccount /賬戶類/Account類中為以下函數(shù)增加了一個參數(shù)，其它成員與例10-24完全相同virtual void show(std:ostream &out) const;inline std:ostream & operator (std:ostream &out, const Account &account) account.show(out);return out;class CreditAccount : public Account /信用賬戶類/ CreditAccount類中為以下函數(shù)增加了一個參數(shù)，其它成員與例10-24完全相同vir

30、tual void show(std:ostream &out) const;/account.h中其它類的定義與例10-24完全一樣#endif /_ACCOUNT_H_3811.5綜合實例對個人銀行賬戶管理程序的改進例11-13（續(xù)）C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學/account.cpp中，只有以下幾個成員函數(shù)的實現(xiàn)有所改變，其它內容與例10-24完全相同void AccountRecord:show() const cout date t# getId() t amount t balance t desc endl;Account:Account(const Dat

31、e &date, const string &id) : id(id), balance(0) cout date t# id created endl;void Account:show(ostream &out) const out id tBalance: balance;void CreditAccount:show(ostream &out) const Account:show(out);out tAvailable credit: getAvailableCredit();3911.5綜合實例對個人銀行賬戶管理程序的改進例11-13（續(xù)）C+語言程

32、序設計（第4版），鄭莉，清華大學/11_13.cpp#include account.h#include #include #include #include #include #include using namespace std;struct deleter template void operator () (T* p) delete p; ;class Controller /控制器，用來儲存賬戶列表和處理命令private:Date date;/當前日期vector accounts;/賬戶列表bool end;/用戶是否輸入了退出命令public:Controller(const

33、 Date &date) : date(date), end(false) Controller();const Date &getDate() const return date; bool isEnd() const return end; /執(zhí)行一條命名，返回該命令是否改變了當前狀態(tài)（即是否需要保存該命令）bool runCommand(const string &cmdLine);4011.5綜合實例對個人銀行賬戶管理程序的改進例11-13（續(xù)）C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學Controller:Controller() for_each(accou

34、nts.begin(), accounts.end(), deleter();bool Controller:runCommand(const string &cmdLine) istringstream str(cmdLine);char cmd, type;int index, day;double amount, credit, rate, fee;string id, desc;Account* account;Date date1, date2;str cmd;switch (cmd) case a:/增加賬戶/ 對a（增加賬戶）、d（存款）、w（取款）、s（查詢賬戶信息）、

35、c（改變日期）、/ n（進入下個月）的處理，與例10-24基本相同，只是把讀入?yún)?shù)的輸入流由cin改為了/ str，并且在每種情況后直接return，其中對s命令返回false，其它皆返回true。case q:/查詢一段時間內的賬目str date1 date2;Account:query(date1, date2);return false;case e:/退出end = true;return false;cout Inavlid command: cmdLine endl;return false;4111.5綜合實例對個人銀行賬戶管理程序的改進例11-13（續(xù)）C+語言程序設計（第4

36、版），鄭莉，清華大學int main() Date date(2008, 11, 1);/起始日期Controller controller(date);string cmdLine;const char *FILE_NAME = commands.txt;ifstream fileIn(FILE_NAME); /以讀模式打開文件if (fileIn) /如果正常打開，就執(zhí)行文件中的每一條命令while (getline(fileIn, cmdLine)controller.runCommand(cmdLine);fileIn.close(); /關閉文件ofstream fileOut(FI

37、LE_NAME, ios_base:app);/以追加模式打開文件cout (a)add account (d)deposit (w)withdraw (s)show (c)change day (n)next month (q)query (e)exit endl;while (!controller.isEnd() /從標準輸入讀入命令并執(zhí)行，直到退出cout controller.getDate() tTotal: Account:getTotal() ;string cmdLine;getline(cin, cmdLine);if (controller.runCommand(cmdL

38、ine)fileOut cmdLine endl;/將命令寫入文件return 0;4211.5綜合實例對個人銀行賬戶管理程序的改進例11-13（續(xù)）C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學 第一次運行結果 . （輸入和輸出與例9-16給出的完全相同） 第二次運行結果 2008-11-1 #S3755217 created 2008-11-1 #02342342 created 2008-11-1 #C5392394 created 2008-11-5 #S3755217 5000 5000 salary 2008-11-15 #C5392394 -2000 -2000 buy a cell

39、 2008-11-25 #02342342 10000 10000 sell stock 0323 2008-12-1 #C5392394 -16 -2016 interest 2008-12-1 #C5392394 2016 0 repay the credit 2008-12-5 #S3755217 5500 10500 salary 2009-1-1 #S3755217 17.77 10517.8 interest 2009-1-1 #02342342 15.16 10015.2 interest 2009-1-1 #C5392394 -50 -50 annual fee (a)add

40、account (d)deposit (w)withdraw (s)show (c)change day (n)next month (q)query (e)exit （后面省略） 第二次執(zhí)行程序時，第一次輸入的數(shù)據(jù)完全被恢復了4311.5綜合實例對個人銀行賬戶管理程序的改進例11-13（續(xù)）C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學11.6.1 寬字符、寬字符串與寬流 普通字符和字符串的缺陷 一個漢字被拆成兩個字符 例：string s = “這是一個中文字符串”; s.size()：返回18 s.substr(3,2)：得到的結果是“且” s.find(“且”)：返回34411.6 深度探

41、索C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學寬字符與寬字符串 寬字符：wchar_t類型 一般占2個字節(jié)，可以直接存下一個漢字 寬字符的文字以“L”開頭，例： wchar_t c = L人; 寬字符串：wstring類型 與string同源 typedef basic_string string; typedef basic_string wstring; 例 wstring s = L這是一個中文字符串; s.size()：返回94511.6 深度探索 11.6.1 寬字符、寬字符串與寬流C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學寬流 寬流：以寬字符為基本單位的流 wistream、wifs

42、tream、wistringstream、wostream、wofstream、wostringstream、wios wcin、wcout、wcerr、wclog 寬字符和寬字符串需要通過寬流輸入輸出 寬流與普通流一一對應，彼此同源 typedef basic_ifstream ifstream; typedef basic_ifstream wifstream;4611.6 深度探索 11.6.1 寬字符、寬字符串與寬流C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學為寬文件流配置編碼方案 文件以字節(jié)為單位，編碼方案決定了寬字符和字節(jié)的對應關系 例：L“ABCD”占4個字節(jié)，L“甲乙丙丁”占8個

43、字節(jié)，這由編碼方案體現(xiàn) 配置方法： 用“代碼頁”編號構造locale對象 執(zhí)行流的imbue成員函數(shù) 示例 locale loc(.936); /創(chuàng)建本地化配置方案對象 wcout.imbue(loc); /設置wcout對象的編碼方案 wcout L這是一個中文字符串 endl;/輸出字符串4711.6 深度探索 11.6.1 寬字符、寬字符串與寬流C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學例11-14 用文件寬輸入流查找文件中的“人”字/11_14.cpp,部分頭文件引用省略#include using namespace std;int main() locale loc(.936);

44、/創(chuàng)建本地化配置方案wcout.imbue(loc);/為wcout設置編碼方案wifstream in(article.txt);/創(chuàng)建文件寬輸入流，打開文件article.txtin.imbue(loc);/為in設置編碼方案wstring line;/用來存儲一行內容unsigned number = 0;/記錄行號while (getline(in, line) number+;/行號加1if (line.find_first_of(L人) != wstring:npos)/查找“人”字 wcout number L: line endl;/輸出包含“人”字的行return 0;4811.6 深度探索 11.6.1 寬字符、寬字符串與寬流C+語言程序設計（第4版），鄭莉，清華大學11.6.2 對象的串行化 串行化：將對象寫入文件，使得在適當?shù)臅r候對象能從文件中讀出并恢復 直接用write將對象內容輸出、用read將對象恢復的問題 對象中存在指針時，指針所指對象內容不會被保存； 對象的成員本身可能是存在指針的對象； 對象不僅是數(shù)據(jù)的集合，還包括一系列