寒假第三轮作业(1) 学习如何利用命令行规范输入和输出(含有各种文件操作)
| 这个作业属于哪个课程 | <福州大学2022面向对象程序设计> |
|---|---|
| 这个作业要求在哪里 | <2022面向对象程序设计寒假作业3> |
| 这个作业的目标 | 优化第二轮作业程序算法及规范输入输出 |
| 作业正文 | 如下 |
| 其他参考文献 | <在Linux系统终端下编译并执行C/C++代码><C语言流重定向的两种方式><通过输入输出重定向和windows批处理文件比较程序输出和正确输出><C/C++生成的exe文件如何传参数到main中>、《CSAPP》第一章 |
前言
第二轮作业的输出输出采用的C++STL的fstream，当时的输入输出采用的是硬编码方式不符合题目的需求，第三轮作业在着手优化算法之前先探究一下输入输出(挺长的踩了很多坑，想看结论直接拉结尾就行)。
ps:作业的要求是这样的：
发现成果
- 和第二轮的猜想一样，这道题目要求的输入输出应该采用C风格的重定向而不应使用C++的STL。
- C语言的重定向分为两种，一种是oier可能很熟悉的freopen和fclose：
参考网上寻找的函数原型签名，可以看出这种和fstream所能达到的效果类似，不是我们所需要的。 - 第二种就是与题目要求类似的命令行方式。这种方式在代码上与标准输入输出相同，只通过添加参数运行命令的手段来达到重定向.注意我说的是类似，还是有不同之处.
具体细节
假设有一个从Add.cpp，代码如下:
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
int a, b;
while (cin >> a >> b)
{
cout << a + b << endl;
}
return 0;
}
编译
Windows下cmd命令(不指定路径就得是在cpp目录下)
g++ -o AddNum.exe Add.cpp
表示在该目录下把Add.cpp编译成AddNum.exe。
其中.exe后缀名可省略。
运行
假设我们有in.txt和out.txt分别作为文件输入和输出。
Windows下cmd命令行(不指定路径就得是在exe目录下)
.\AddNum.exe <in.txt >out.txt
'>' 和 '<' 为输入输出重定向的符号。
上面我说类似是因为作业要求的是"./"，但是实际上是".\"，联想第一次作业学习的内容，"./"实际是Linux下命令行的语法。个人认为这个地方可能是写错了,也可能是作业本身就隐含要求要在Linux虚拟环境进行。除此之外cpp编译出的exe是需要有重定向箭头符号的，作业里的示例也没有，暂时不得而知原因。
以上操作均在cmd下进行，powershell会报错误(5.x/7.x).
还有一个最怪的地方就是题目要求以main.c编译出main.exe??? 推荐用c++完成，结果要求用.c后缀编译，到底是要求用c还是c++，哈哈哈，不太懂，太牛了不知道该咋做。
多文件编译
上面的简单例子没有额外引其他的包，如果像第二轮作业那样比较复杂的程序要引入其他cpp和.h文件该怎么办呢? 网上找了一番没找到类似的，亲手实验一波看看。尝试把加法功能写在一个函数里，通过头文件声明，源文件定义的方式来做，三个文件如下:
AddUtil.h
#pragma once
#ifndef ADDUTIL_H
#include<iostream>
int DoAdd(int x, int y);
#endif // !ADD_UTIL_H
do_add.cpp
#include<iostream>
#include"AddUtil.h"
using std::cout;
int DoAdd(int x, int y)
{
return x + y;
}
Add.cpp
#include<iostream>
#include"AddUtil.h"
using std::cout;
int DoAdd(int x, int y)
{
#include<iostream>
#include"AddUtil.h"
using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;
int main()
{
int a, b;
while (cin >> a >> b)
{
cout << DoAdd(a, b) << endl;
}
return 0;
}
}
在IDE中运行没毛病，如果像之前那样直接编译，就会报错找不到函数定义:
参考了《CSAPP》编译过程的环节，先分别
gcc -c Add.cpp
gcc -c do_add.cpp
把cpp先别成-o后缀的二进制文件。(头文件只起声明作用，无需变成-o文件)。
接下来再做链接。实际上所有的C/C++编译应该都包括预处理、编译、汇编、链接这四个阶段，只是单文件无需断开过程，多文件就相当于要手动去做最后一个链接过程。gcc -c 命令就是只进行到汇编阶段停止。
然后链接生成可执行文件main.exe
g++ Add.o do_add.o -o main.exe
成功:
试一试文件操作:
.\main.exe < in.txt > out.txt
靠谱，成功了。
Linux虚拟机下操作
上文提过Windows下的命令跟作业要求的还是有些形式的差距，移步Linux虚拟机下看看是否能达到相同的效果。
非常遗憾的是虽然斜杠的位置确实吻合了，但是仍然需要有箭头作为重定向标志。而且一个致命的弊端在于，这样输入输出都只能有一个文件，但是作业要求的是两个。
exe传参数
可以说正当我一筹莫展之际，我抱着试一试的态度重新搜索了几次，居然在一篇十年之前的文章找到了我想要的答案。
这道题目正确的输入输出做法应该是使用exe传参的方式，exe可以传参数到带参数的main函数里，这个真的很新奇了，我确实从来都不知道可以这样，所以一直没往这方面想。 测试代码如下:
#include<iostream>
using namespace std;
int main(int argc, char** argv)
{
for (int i = 0; i < argc; ++i)
{
cout << argv[i] << endl;
}
return 0;
}
编译为main.exe后运行测试
完美！这样就可以在启动exe命令的时候把文件名称传入代码里，然后在代码里用fstream/freopen。如果再移步Linux环境下改变斜杠方向，那么就完全契合了作业的要求。
最终结论
-
Linux和Windows命令行在C/C++文件编译上大致相同，只有细微的语法差异。
-
多文件编译先编译成二进制文件，再手动链接。
-
转化为文件输入输出操作大致有四种方式：
1. C++ 的标准库fstream.
缺点:硬编码，且fstream里的ifstream存在空行读取不定的问题。
优点:C++正统的标准库，根据现代C++规范应尽量选择标准库实现所需功能....
2. C风格文件重定向freopen,fclose
缺点:硬编码
优点:写起来比较简单，了解的人也比较多，且无需额外引入命名空间。
3. C风格命令行方式的重定向通过'<''>'符号实现。
缺点:输入输出分别最多只能指定一个。
优点:写起来比较简单，代码内部无需使用特定文件操作，保持和控制台输入一样的就可以。
4. (推荐)exe执行语句附带参数传入main函数+fstream/freopen&fclose.
缺点:需要掌握前置知识，知道main函数也可以传入参数。
优点:灵活度非常高，高效解耦。 -
要完成作业的要求，最佳方式是第四种:
(Linux环境开发)修改main函数的函数签名为int main(int argc, char** argv)在代码中用循环遍历argv数组获取文件名，然后使用ifstream/freopen做文件操作，这样就解开了代码的耦合。当然根据作业要求输出总是固定为"res.txt"文件，输出的部分硬编码就行。
运行的时候在Linux命令行:
./main 规则集名称 数据集名称
结语
IDE确实很方便，但是还是应该多学习这种底层的操作方式(尤其是C/C++这种偏底层的语言),减少对于IDE帮助组织代码的依赖....这次的探索感觉收获还是很大的，虽然一开始踩了坑，但是也不失为一次好的学习机会.下一篇会着手修改原来的代码以匹配要求的输入输出，然后考虑优化算法前先加速一下输入输出.
