VC++ 之 输入/输出类库(二)
本节对cin，cout，cerr，clog，>>和<<（提取和插入运算符）的使用细节作进一步讨论。
提高标准输入/输出的健壮性
◆ 1、标准设备输入使用要点：
- cin为缓冲流。键盘输入的数据保存在缓冲区中，当要提取时，是从缓冲区中拿。如果一次输入过多，会留在那儿慢慢用，如果输入错了，必须在回车之前修改，如果回车键按下就无法挽回了。只有把输入缓冲区中的数据取完后，才要求输入新的数据。不可能用刷新来清除缓冲区，所以不能输错，也不能多输！
- 输入的数据类型必须与要提取的数据类型一致，否则出错。出错只是在流的状态字state（枚举类型io_state）中对应位置位（置1），程序继续。所以要提高健壮性，就必须在编程中加入对状态字state的判断。
- 空格和回车都可以作为数据之间的分格符，所以多个数据可以在一行输入，也可以分行输入。但如果是字符型和字符串，则空格（ASCII码为32）无法用cin输入，字符串中也不能有空格。回车符也无法读入。
- 输入数以后再输入字符或字符串：如果数后直接加回车，应该用cin.get()提取回车。如果还有空格，则要清空缓冲区。
◆ 2、程序运行状态：
状态字state为整型，其的各位在ios中说明：
enum ios_state
{
goodbit=0x00, //流正常
eofbit=0x01, //输入流结束忽略后继提取操作；或文件结束已无数据可取
failbit=0x02, //最近的I/O操作失败,流可恢复
badbit=0x04, //最近的I/O操作非法,流可恢复
hardfail=0x08 // I/O出现致命错误,流不可恢复,VC6.0++不支持
}
读取状态的有关操作如下：
inline int ios::rdstate() const //读取状态字
{return state;}
inline int ios:operator!() const //可用操作符!()代替fail()
{return state&(badbit|failbit);}
inline int ios::bad() //返回非法操作位
{ return state & badbit;}
inline void ios::clear(int _i) //人工设置状态,可用来清状态
{ lock();state=_i;unlock();}
inline int ios::eof() const //返回流(文件)结束位
{return state&eofbit;}
inline int ios::fail() const //返回操作非法和操作失败这两位
{return state&(badbit|failbit);}
inline int ios::good() const //正常返回1,否则返回0
{return state==0;}
示例 1提高输入的健壮性。输入时需要故意输错，以测试健壮性。
#include<iostream> using namespace std; int main(){ char str[256]; int i; cout<<"请输入整数:"<<endl;//强制清空缓冲区,保证输出,不会等缓冲区溢出再输出 cin>>i;//可故意输入若干非数字字符,下次再输入若干字符加数字串加若干非数字字符进行检测 while(cin.fail()){ cout<<"状态字为："<<cin.rdstate()<<endl; cin.clear(0); cin.getline(str,255);//读空缓冲区 cout<<"输入错误,请重新输入整数"<<endl; cin>>i; } cin.getline(str,256);//读空缓冲区 cout<<"请输入字符串"<<endl; cin.getline(str,255);//B行 cout<<"输入整数为:"<<i<<endl; cout<<"输入字符串为:"<<str<<endl; return 0; }
标准输入/输出成员函数
1、输入流成员函数声明
（1）字符输入：
int istream::get();
//提取一个字符,包括空格,制表,backspace和回车等,
//与cin有所不同.注意返回为整型
istream&istream::get(char &);
istream&istream::get(unsigned char &);
提取一个字符,放在字符型变量中
（2）字符串输入：
istream&istream::get(char *,int,char=’\n’);
istream&istream::get(unsigned char *,int,char=’\n’);
istream&istream::getline(char *,int,char=’\n’);
istream&istream::getline(unsigned char *,int,char=’\n’);
提取的串放在第一个参数为开始地址的存储区（不查边界）；第二个参数为至多提取的字符个数（指定为n，最多取n-1个，再加一个字符串结束符）；第三个参数为结束字符，遇此字符则结束，默认为回车换行符。
get系列函数要求单独提取结束字符。getline提取字符串时如遇到指定结束符则提取该结束符，但不保存在串中。这两个函数都会在提取的一系列字符后加一个串结束符，返回值为对象本身(*this)。
（3）其他函数：
函数gcount()返回最后一次提取的字符数量,包括回车：
int istream::gcount();
函数ignore()读空（指定一个大的数量）缓冲区：
istream&istream::ignore(int=1,int=EOF);
第一个参数为要提取的字符数量，默认为1；第二个参数为结束字符，提取该结束字符，但对所提取的字符不保存不处理，作用是空读。第二个参数的默认值EOF为文件结束标志。
在iostream中EOF定义为-1，在int get()函数中，读入输入流结束标志Ctrl+Z（^Z）时，函数返回EOF，为了能表示EOF的“-1”值，返回类型为int。采用cin.eof()函数，当前所读为EOF则返回非零，注意函数自身未从流中读取。
示例2： ignore()和gcount()函数使用。
#include<iostream> #include<cstring> using namespace std; int main(){ char str[255]; int i,n; cout<<"输入字符"<<endl; //输入^Z,一旦输入^Z全部结束，不能输入其它字符 i=cin.get(); cout<<endl; n=cin.rdstate(); //读取状态字 cout<<"状态字为："<<n<<endl; //状态字为1,流结束 cout<<"当输入字符时,取得的是:"<<i<<endl; //-1,输入^Z时,返回EOF,即-1 if(n==0) cin.ignore(255,'\n'); //清除多余的字符和回车符 cin.clear(0); // A 使流恢复正常 cout<<"输入字符串1:"<<endl; cin.getline(str,255); cout<<endl; cout<<"状态字为："<<cin.rdstate()<<endl; i=cin.gcount(); cout<<"字符串为:"<<str<<'\t'<<"读入字符数为:"<<i<<'\t'; cout<<"串长为:"<<strlen(str)<<endl; cin.clear(0); // A 使流恢复正常 cout<<"输入字符串2:"<<endl; cin.getline(str,255); cout<<endl; cout<<"状态字为："<<cin.rdstate()<<endl; i=cin.gcount(); cout<<"字符串为:"<<str<<'\t'<<"读入字符数为:"<<i<<'\t'; cout<<"串长为:"<<strlen(str)<<endl; return 0; }
2、输出流成员函数声明：
ostream&ostream::put(char);
//输出参数字符
ostream&ostream::put(unsigned char);
ostream&ostream::put(signed char);
ostream&ostream::flush();
//刷新一个输出流,用于cout和clog
重载插入和提取运算符
重载必须保留原来的使用特性。重载只能在用户定义类中，将重载的运算符的函数说明为该类的友元函数：
friend istream&operator>>(istream&,className&);
friend ostream&operator<<(ostream&,className&);
函数的返回值是对输入或输出流的引用，这是为了保证在cin和cout中可以连续使用“>>”或“<<”运算符，与所有“>>”和“<<”重载函数一致。第一个参数是输入或输出流的引用，作为“>>”或“<<”的左操作数；第二个参数为用户定义类的引用，作为右操作数，流用作函数参数，必须是引用调用，不能是传值调用。
示例3 重载插入运算符“<<”
#include<iostream> using namespace std; template <typename T>struct Node{ T key; // 其他域省略 };//再次指出分号不可少 template <typename T,int size>class Orderedlist{ int maxsize; int last; Node<T> slist[size]; public: Orderedlist(){last=-1;maxsize=size;} void BubbleSort(); bool Insert(Node<T> & elem,int i); void print(); // 无关成员函数省略 };//再次指出分号不可少 template <typename T,int size> bool Orderedlist<T,size>::Insert(Node<T> & elem ,int i){ if (i<0||i>last+1||last==maxsize-1) return false; else{ for (int j=last;j>i;j--) slist[j]=slist[j-1]; slist[i]=elem; last++; return true; } } template <typename T,int size> void Orderedlist<T,size>::print(){ int i; for(i=0;i<=last;i++){ cout<<slist[i].key; if(i%5==4) cout<<endl; } cout<<endl; } template <typename T,int size> void Orderedlist<T,size>::BubbleSort(){ bool noswap; int i,j; Node<T> temp; for (i=0;i<last;i++){//最多做n-1趟 noswap=true; //未交换标志为真 for(j=last;j>i;j--){//从下往上冒泡 if(slist[j].key<slist[j-1].key){ temp=slist[j]; slist[j]=slist[j-1]; slist[j-1]=temp; noswap=false; } } if(noswap) break; //本趟无交换，则终止算法。 } } class mystring{ char str[20]; int maxsize; int last; public: mystring(){ last=-1; maxsize=20; str[0]='\0'; } mystring(char *s){//本例为了简化，健壮性并不好 last=-1; maxsize=20; do{ last++; str[last]=s[last]; }while(s[last]!='\0'); } ~mystring(){} friend ostream & operator<<(ostream & ,const mystring &);//流类作为形式参数必须是引用 bool operator<(mystring &); mystring & operator=(char * ms); }; bool mystring::operator<(mystring & ms){//重载<运算符 int i=0,k; do{ k=str[i]-ms.str[i]; i++; }while(k==0&&i<last&&i<ms.last); if(k<0) return true; if(i==last&&i!=ms.last) return true; return false; } ostream & operator<<(ostream & s,const mystring & cstr){ return s<<cstr.str<<'\t'; } mystring & mystring::operator=(char * ms){ last=-1; do{ last++; str[last]=ms[last]; }while(ms[last]!='\0'&&last<maxsize-1); ms[last]='\0'; return *this; } int main(){ const int h=10; int i; Orderedlist<mystring,100> ordlist; char mslist[h][5]={"cat","book","car","zoo","fish","cab","dog","cap","fox","can"}; Node<mystring> n[h];//定义结点数组 for(i=0;i<h;i++) n[i].key=mslist[i];// 结点数组赋值 for(i=0;i<h;i++) ordlist.Insert(n[i],i); //建立顺序表 cout<<"未排序表："<<endl; ordlist.print(); ordlist.BubbleSort(); cout<<"已排序表："<<endl; ordlist.print(); return 0; }
示例 4 用户定义的复数类Complex的输入与输出。
#include<iostream> using namespace std; class Complex{ double Real,Image; public: Complex(double r=0.0, double i=0.0):Real(r),Image(i){}//定义构造函数 friend ostream&operator<<(ostream&s,const Complex&z); friend istream&operator>>(istream&s,Complex&a); }; ostream&operator<<(ostream&s,const Complex &z){ //流类作为形式参数必须是引用 return s<<'('<<z.Real<<','<<z.Image<<')'; } istream&operator>>(istream&s,Complex &a){//格式为d,(d),(d,d) double re=0,im=0; char c=0; s>>c;//是否由括号开始 if(c=='('){ s>>re>>c;//实部 if(c==',')s>>im>>c;//虚部 if(c!=')')s.clear(ios::failbit);//漏了括号给一个操作失败标志 } else{ s.putback(c);//无括号，返回一个字符到输入缓冲区 s>>re;//实数 } if(s)a=Complex(re,im); return s; } int main(){ Complex a,b,c; cout<<"输入一个实数"<<endl; cin>>a; cout<<"输入一个用括号括起来的实数"<<endl; cin>>b; cout<<"输入一个用括号括起来复数"<<endl; cin>>c; cout<<"a="<<a<<'\t'<<"b="<<b<<'\t'<< "c="<<c<<'\n'; return 0; }
