第9章

C++的輸入和輸出

9.1C++為何建立自己的輸入輸出系統

因為在C++中用戶需要定義眾多的自定義類型，但是C語言的輸入輸出系統不支持用戶自定義的類型。請看下面的類:classmy_class{

inti;floatf;char*str;}obj;

對此類類型，在C語言中下面的語句是不能接受的:

printf(＂%my_class＂,obj);C++的流類比C的輸入輸出函數具有更大的優越性。

9.2C++的流庫及其基本結構

9.2.1C++的流

凡是數據從一個地方傳輸到另一個地方的操作都是流的操作。流總是與某一設備相聯系的（例如鍵盤、屏幕或硬盤等），通過使用流類中定義的方法，就可以完成對這些設備的輸入輸出操作。流具有方向性:與輸入設備(如鍵盤)相聯系的流稱為輸入流;與輸出設備(如屏幕)相聯系的流稱為輸出流;與輸入輸出設備(如磁盤)相聯系的流稱為輸入輸出流。

在C++程序中，對數據的輸入輸出是以字節流實現的。在輸入操作中，字節序列從輸入設備流向內存；在輸出操作中，字節序列從內存流向輸出設備。在C++中，流類是為輸入輸出提供的一組類，它們都放在流庫中。

文件(File)是一個物理概念，代表存儲著信息集合的某個外部介質，它是C++語言對具體設備的抽象。例如，磁盤文件，顯示器，鍵盤。

當程序與一個文件交換信息時，必須通過“打開文件”的操作將一個文件與一個流(類對象)聯系起來。一旦建立了這種聯系，以后對該流(類對象)的訪問就是對該文件的訪問，也就是對一個具體設備的訪問。可通過“關閉文件”的操作將一個文件與流(類對象)的聯系斷開。

3.C++的基本流類庫

頭文件“iostream.h”中說明(預定義)了一批基本流類:

ios--基本流類的基類;

istream--由ios派生，支持輸入(提取“>>”)操作；ostream--由ios派生，支持輸出(插入“<<”)操作；iostream--由istream與ostream共同派生，支持輸入和輸出雙向操作。

C++預定義的流有：istreamcin;--對象cin對應于鍵盤文件ostreamcout;--對象cout對應于顯示器文件ostreamcerr;--對象cerr對應于顯示器文件ostreamclog;--對象clog對應于顯示器文件程序中可直接對上述4個預定義流類對象進行讀寫，而不必先進行“打開文件”的操作，使用完后也不需要進行“關閉文件”的操作。（因為這些流類對象與文件之間的聯系是預定義好的，可認為系統已為每一程序都隱含進行了對它們的打開與關閉操作）。

Cerr和clog都是用來輸出出錯信息的。Cerr是不經過緩沖區，直接向顯示器輸出有關信息。Clog中的信息存放在緩存區中，緩沖區滿后或遇上endl時，向顯示器輸出。4.C++的文件流類庫

從邏輯概念上來說，普通磁盤文件與標準設備（鍵盤、顯示器）文件沒有本質的區別，標準流cin、cout等與文件流大致相當。不過，在具體細節上還是有些區別。因此，在頭文件“fstream.h”中說明(預定義)了一批文件流類，專用于磁盤文件:

ifstream--由istream派生，支持從磁盤文件中輸入(讀入)數據；ofstream--由ostream派生，支持往磁盤文件中輸出(寫出)數據；fstream--由iostream派生，支持對磁盤文件進行輸入和輸出數據的雙向操作。C++中沒有預定義的文件流(類對象)，程序中用到的所有文件流類對象都要進行自定義。9.3預定義類型的輸入輸出

9.3.1無格式輸入輸出基于C++類庫的輸入輸出需使用兩個流對象cin和cout，還要用與之相配套的兩個輸入輸出運算符“>>”和“<<”，其一般的格式為

cin>>變量;//輸人

cout<<常量或變量;//輸出

9.3.2格式化輸入輸出

C++提供了兩種進行格式控制的方法：1.使用ios類中有關格式控制的成員函數進行格式控制；2.使用稱為操縱符的特殊類型的函數進行格式控制。

1.用ios類的成員函數進行格式控制

格式控制主要是通過對狀態標志字的操作來完成的。在ios類的public部分定義了一個枚舉，它的每個成員分別定義狀態標志字的一個位，每一位都稱為一個狀態標志位。enum{skipws=0x0001.//跳過輸入中的空白，可用于輸出left=0x0002.//左對齊輸出，可用于輸出right=0x0004.//右對齊輸出，可用于輸出internal=0x0008.//在符號位和基指示符后填入字符，可用于輸出dec=0x0010.//轉換基制為十進制數，可用于輸入或輸出oct=0x0020.//轉換基制為八進制數，可用于輸入或輸出hex=0x0040.//轉換基制為十六進制數，可用于輸入或輸出showbase=0x0080.//在輸出時顯示基指示符，可用于輸入或輸出showpoint=0x0100.//在輸出時顯示小數點，可用于輸出

uppercase=0x0200.//在以科學表示法格式E和以十六進制輸出字母時,用大寫表示，用于輸出。showpos=0x0400.//對正整數顯示正號，可用于輸出scientific=0x0800.//用科學表示法顯示浮點數，可用于輸出fixed=0x1000.//用定點形式顯示浮點數，可用于輸出unitbuf=0x2000.//在輸出操作后立即刷新所有流，可用于輸出stdio=0x4000.//在輸出操作后刷新stdout和stderr，可用于輸出};

表1控制輸入輸出格式的成員函數

函數原型

功能

longios∷setf(longflags);longios∷unsetf(longflags);intios∷width(intw);intios∷precision(intp);charios∷fill(charch);設置狀態標志flags清除狀態標志，并返回前狀態標志設置域寬w，返回以前的設置設置小數位數p，返回以前的小數位數設置填充字符ch，返回當前的填充字符C++提供的預定義操縱符如下:(1)dec以十進制形式輸入或輸出整型數，可用于輸入或輸出。(2)hex以十六進制形式輸入或輸出整型數，可用于輸入或輸出。(3)oct以八進制形式輸入或輸出整型數，可用于輸入或輸出。(4)ws用于在輸入時跳過前導的空白符，可用于輸入。(5)endl插入一個換行符并刷新輸出流，僅用于輸出。(6)ends插入一個空字符’\0’，通常用來結束一個字符串，用于輸出(7)flush刷新一個輸出流，僅用于輸出2使用預定義的操縱符進行輸入輸出格式控制(8)setbase(intn)設置轉換基格式為為n（n的取值為0、8、10或16），n的缺省值為0，即表示采用十進制，僅用于輸出。(9)resetiosflags(longf)關閉由參數f指定的格式標志，可用于輸入或輸出(10)setiosflags(longf)設置由參數f指定的格式標志，可用于輸入或輸出(11)setfill(intch)設置ch為填充字符，缺省時為空格,可用于輸入或輸出(12)setprecision(intn)設置小數部分的位數,可用于輸入或輸出(13)setw(intn)設置域寬為n，可用于輸入或輸出

例9.4操縱符的使用。 #include<iostream.h> #include<iomanip.h> main() {cout<<setw(10)<<123<<567<<endl;//① cout<<123<<setiosflags(ios::scientific)<<setw(20)//② <<123.456789<<endl; cout<<123<<setw(10)<<hex<<123<<endl;//③ cout<<123<<setw(10)<<oct<<123<<endl;//④ cout<<123<<setw(10)<<dec<<123<<endl;//⑤ cout<<resetiosflags(ios::scientific)<<setprecision(4)//⑥ <<123.456789<<endl; cout<<setiosflags(ios::left)<<setfill('#')<<setw(8)//⑦ <<123<<endl; cout<<resetiosflags(ios::left)<<setfill('$')<<setw(8)//⑧ <<456<<endl; return0;}

程序運行結果為:123567①1231.234567e+02②1237b③7b173④173123⑤123.4568⑥123#####⑦$$$$$456⑧3.用戶自定義的操縱符

若為輸出流定義操縱符函數，則定義形式如下:

ostream&manip_name(ostream&stream){…//自定義代碼returnstream;}

若為輸入流定義操縱符函數，則定義形式如下:

istream&manip_name(istream&stream){…//自定義代碼returnstream;}例9.5為輸出流定義操縱符函數。 #include<iostream.h> #include<iomanip.h> ostream&output1(ostream&stream) {stream.setf(ios::left); stream<<setw(10)<<hex<<setfill(’&’); returnstream; } intmain() {cout<<123<<endl; cout<<output1<<123<<endl; return0; }例9.6為輸入流定義操縱符函數。 #include<iostream.h> #include<iomanip.h> istream&input1(istream&in) {in>>hex; cout<<"Enternumberusinghexformat:"; returnin; } intmain() {inti; cin>>input1>>i; cout<<"***"<<hex<<i<<"***"<<dec<<i<<"***"<<endl; return0; }9.4.1重載輸出運算符“<<”

定義輸出運算符“<<”重載函數的一般格式如下:

ostream&operator<<(ostream&out，class_name&obj){out<<obj.item1;out<<obj.item2;...out<<obj.itemn;returnout;}

9.4.2重載輸入運算符“>>”

定義輸入運算符函數“>>”重載函數的一般格式如下:

istream&operator>>(istream&in，class_name&obj){in>>obj.item1;in>>obj.item2;...in>>obj.itemn;returnin;}

例9.7輸出運算符“<<”重載。#include<iostream.h>classcoord{intx,y;public:coord(inti=0,intj=0){x=i;y=j;}friendostream&operator<<(ostream&stream,coord&ob);};ostream&operator<<(ostream&stream,coord&ob){stream<<ob.x<<","<<ob.y<<endl;returnstream;}main(){coorda(55,66),b(100,200);cout<<a<<b;return0;}例9.8輸入運算符“<<”重載。#include<iostream.h>classthree_d{ public:three_d(inta,intb,intc) {x=a;y=b;z=c;}friendostream&operator<<(ostream&output,three_d&ob);friendistream&operator>>(istream&itput,three_d&ob);private:intx,y,z; }; ostream&operator<<(ostream&output,three_d&ob) {output<<ob.x<<","; output<<ob.y<<","; output<<ob.z<<endl; returnoutput; }

istream&operator>>(istream&input,three_d&ob) { cout<<"Enterx,y,zvalue:"; input>>ob.x; input>>ob.y; input>>ob.z; returninput; } main() { three_dobj(10,20,30);//定義類three_d的對象obj cout<<obj;//輸出對象obj的成員值 cin>>obj;//輸入對象obj的各成員值，將原值覆蓋 cout<<obj;//輸出對象obj的成員值（新值） return0; }9.5文件的輸入輸出在一個程序中當需要進行標準I/O操作時，則必須包含頭文件iostream.h。當需要進行文件I/O操作時，則必須包含頭文件fstream.h。C++中沒有預定義的文件流類對象（如cin、cout對象），要進行文件的讀寫，首先必須建立一個文件流對象，然后把這個流對象與實際文件相關聯（稱為打開文件）。一旦流與文件連接后，就可以使用流類的各種功能對文件操作。對文件操作完成后，需要關閉文件。

對自定義磁盤文件進行讀寫的一般處理過程：創建文件流對象=>打開文件=>讀寫操作=>關閉文件。9.5.1文件的打開與關閉1.文件的打開為了對一個文件進行讀寫操作，應先“打開”該文件;在使用結束后，則應“關閉”文件。在C++中，打開一個文件，就是將這個文件與一個流建立關聯;關閉一個文件，就是取消這種關聯。

要執行文件的輸入輸出，須做三件事:(1)在程序中包含頭文件fstream.h;(2)建立流。建立流的過程就是定義流類的對象，例如:ifstreamin;ofstreamout;fstreamboth;分別定義了輸入流對象in;輸出流對象out，輸入輸出流對象both。(3)打開文件文件的打開有兩種方式。（1）利用流對象的構造函數打開文件。（2）利用open函數打開文件。open()函數是定義在類ifstream、ofstream和fstream中的成員函數。文件流對象.open(文件名，使用方式)打開方式1舉例:

ofstreamoutfile1("myfile1.txt");

創建ofstream類的對象outfile1；使流類對outfile1與磁盤文件“myfile1.txt”相聯系；并打開用于“寫”（輸出）的磁盤文件"myfile1.txt"。打開方式2舉例:

ofstreamoutfile1;//創建ofstream類的對象outfile1outfile1.open(“myfile1.txt”，ios::out);//顯式調用成員函數open來打開文件文件的輸入輸出方式參數有默認值，對于類ifstream，文件使用方式的默認值為ios::in,而對于類ofstream，文件使用方式的默認值為ios::out.文件打開方式作用ios::in打開一個輸入文件。用這個標志作為ifstream的打開方式，可避免刪除一個已有的文件中的內容ios::out打開一個輸出文件，對于ofstream對象，該方式是隱含的ios::app以輸入方式打開文件，寫入的數據添加到文件尾部ios::ate打開一個已有文件，把文件指針移到文件結尾ios::nocreate如果一個文件已存在，則打開它，否則失敗ios::noreplace打開一個文件，若文件不存在，則建立新文件，若文件存在，則打開失敗。ios::trunc打開一個文件。如果文件存在，刪除舊的文件。若文件不存在，則建立新文件。ios::binary打開一個二進制文件，如果不指定此方式，默認為文本文件表2文件打開方式（4）進行讀寫操作。在建立（或打開）的文件基礎上執行所要求的輸入或輸出操作。（5）文件的關閉在使用完一個文件后，應該把它關閉。所謂關閉，實際上就是使打開的文件與流“脫鉤”。關閉文件可使用close()函數完成，close()函數也是流類中的成員函數，它不帶參數，不返回值。例如:out.close();將關閉與流out相聯接的文件。

9.5.2文件的讀寫

1.文本文件的讀寫一旦文件打開了，從文件中讀取文本數據與向文件中寫入文本數據都十分容易，只需使用運算符“<<”與“>>”就可以了，只是你必須用與文件相聯接的流代替cin和cout。

例9.9把一個整數、一個浮點數和一個字符串寫到磁盤文件test中。#include<fstream.h> intmain() {ofstreamfout("test"); if(!fout) {cout<<"Cannotopenoutputfile\n,"; return1; } fout<<10<<""<<123.456<<"\"Thisisatextfile.\"\n"; fout.close(); return0; }

2.二進制文件的讀寫

(1)用get()函數和put()函數讀寫二進制文件get()函數有許多格式，其中最常用的版本原型如下:

istream&get(char&ch);get()函數從相關流中只讀一個字節，并把該值放入ch中并返回該流，當到達文件尾時，使該流的值為0。put()函數的原型如下:

ostream&put(charch);put()函數將ch寫入流中并返回該流。例9.11將‘a’至‘z’的26個英文字母寫入文件，而后從該文件中讀出并顯示出來。#include<iostream.h>#include<fstream.h>voidtest_write(){ofstreamfs("d:\\test.dat"); inti; charc='a'; for(i=0;i<26;i++){fs.put(c);c++;}}voidtest_read(){ifstreamfs("d:\\test.dat"); charc; while(fs.get(c))cout<<c;}voidmain(){test_write();test_read();}(2)用read()函數和write()函數讀寫二進制文件

read()和write()原型如下:

istream&read(unsignedchar*buf，intnum);ostream&write(constunsignedchar*buf，intnum);例9-12用write()函數向文件test中寫入整數與雙精度數。 #include<iostream.h> #incl