Глава 12. Классы ввода-вывода

Классы стандартной библиотеки

В C++ классы стандартной библиотеки разделяются на группы в соответствии со своим назначением.

1. Потоковые классы – предназначены для управления потоками данных между оперативной памятью и внешними устройствами, а также в пределах оперативной памяти.

2. Строковые классы – предназначены для удобной защищенной от ошибок работы с символьными строками

3. Контейнерные классы – реализуют наиболее распространенные структуры для хранения данных (списки, векторы, очереди). В библиотеки контейнерных классов также входят алгоритмы, использующие эти контейнеры.

4. Итераторы – предназначены для унификации доступа к элементам контейнерных и других классов.

5. Математические классы – поддерживают эффективную обработку массивов численных данных с плавающей точкой и работу с комплексными числами.

6. Диагностические классы – обеспечивают динамическую идентификацию типов и объектно-ориентированную обработку ошибок.

7. Остальные классы – обеспечивают динамическое распределение памяти и адаптацию к локальным особенностям программы, обработку функций, объектов и т.д.

Контейнерные классы, итераторы и алгоритмы классов объединяют в библиотеки шаблонов.

 

Потоковые классы.

Потоки в C++ отличаются от функций ввода/вывода в C, обеспечивая работу как со стандартными потоками данных, так и с типами данных, определяемыми пользователем, а также обеспечивая единообразный и понятный синтаксис. Чтение данных из потока называется извлечением, а вывод данных в поток – включением. Поток в C++ - это последовательность байтов, независимых от конкретного устройства, с которого производится считывание данных.

Обмен с потоком для увеличения скорости передачи данных производится через специальную область памяти – буфер. Передача данных выполняется при выводе после заполнения буфера и при вводе, если буфер исчерпан. По направлению обмена данных потоки делят на три группы:

· входные потоки (позволяющие вводить данные в память)

· выходные потоки (осуществляющие вывод данных из памяти)

· двунаправленные потоки

В зависимости от вида устройства, с которым работает поток данных, их делят на:

· стандартные потоки

· файловые потоки

· строковые потоки

Стандартные потоки предназначены для передачи данных с клавиатуры на экран (это: stdin - стандартный поток ввода данных, stdout - стандартный поток вывода данных и stderr - стандартный поток ошибок). Файловые потоки – для обмена информацией с файлами. Строковые потоки – для работы с массивами символов в оперативной памяти. Для поддержки этих потоков в C++ стандартная библиотека содержит иерархию классов, построенную на основе двух базовых классов:

ios – базовый класс, содержащий общие для ввода/вывода поля и методы

streambuf – обеспечивает буферизацию потоков и их взаимодействие с физическими устройствами.

От этих базовых классов наследуются классы istream и ostream для входных и выходных потоков соответственно. Эти потоки являются базовыми для iostream, который позволяет реализовывать двунаправленные потоки. Ниже в иерархии находятся файловые и строковые потоки:

· isstrinstream – класс входного строкового потока

· osstringstream – класс выходного строкового потока

· stringstream – класс двунаправленного строкового потока

· ifsteam – класс входных файловых потоков

· ofstream – класс выходных файловых потоков

· fstream – класс двунаправленных файловых потоков

Стандартный поток

Чтобы использовать стандартные потоки ввода-вывода нужно включать заголовочный файл <iostream.h>.Заголовочный файл <iostream.h> кроме описания потоков ввода-вывода содержит описание ещё и предопределенных объектов.

 

Объект	Класс	Описание
cin	istream	связывается с клавиатурой (со стандартным буфером ввода)
cout	ostream	связывается с экраном (со стандартным буфером вывода)
cerr	ostream	связывается с экраном (стандартный не буферизованный вывод, куда направляются сообщения об ошибках)
clog	ostream	связывается с экраном (стандартный буферизованный вывод, куда направляются сообщения об ошибках)

 

Эти объекты создаются при включении в программу файла iostream. При этом становятся доступными средства ввода-вывода. Соответствующие операции << и >> определены путем перегрузки операции сдвига.

Пример 1

#include <iostream.h >

Int main()

{

int i;

cin>>i;

cout << ”Output i = ”<< i;

return 0;

}

Операции извлечения и чтения в качестве результата своего выполнения формирует ссылку на объект типа istream для извлечения и на объект типа ostream для чтения.

Файловые потоки.

Под файлом обычно подразумевается поименованная информация на внешнем носителе. Практически в С++ файл рассматривается как последовательный поток байтов. Каждый файл завершается маркером EOF или указанием числа байтов, записанных в служебную структуру данных, поддерживаемую соответствующей системой.

По способу доступа файлы делятся на последовательные и файлы с произвольным доступом. Файлы с последовательным доступом – файлы, в которых чтение и запись производятся сначала, байт за байтом. Файлы с произвольным доступом допускают чтение и запись в произвольной позиции. Стандартная библиотека содержит три класса для работы с файлами:

· Ifstream

· ofstream

· fstream

Наследуют перегруженные операции <<, >>. Использование файловых потоков в программе предполагает выполнение следующих операций:

1) создание потока

2) открытие потока и связывание его с файлом

3) обмен данных (ввод / вывод)

4) уничтожение потока

5) закрытие файла

Каждый класс файловых потоков содержит конструкторы, с помощью которых можно создавать объекты этих классов различными способами. Конструкторы без параметров создают объект соответствующего класса, не связывая его с файлом. Конструктор с параметром создает объект соответствующего класса, открывает файл с указанным именем и связывает файл с объектом.

ifstream(char *name, int mode = ios::in);

ofstream(char *name, int mode = ios::out);

fstream(char *name, int mode = ios::in [ios::out]);

Вторым параметром конструктора является режим открытия файла. Если установленное по умолчанию значение не устраивает программиста, можно указать другой, составив его из битовых масок, определенных в классе ios.

in	= 0x01; //открыт для чтения
out	= 0x02; // открыт для записи
ate	= 0x04; // установить указатель на конец файла
app	= 0x08; // открыть на добавление в конец
trune	=0x19; // если файл существует, удалить
nocreate	= 0x20; // если файл не существует, выдать ошибку
noreplace	= 0x40; // если файл существует, выдать ошибку
binary	= 0x80; // открыть в двоичном режиме

 

Открыть файл в программе можно с использованием конструктора, либо методом open. В open должны быть такие же параметры, как и в соответствующем конструкторе.

Пример 2

ifstream inpf(‘input.txt’,.ios::n| ios::nocreate); // использование конструктора

if(!inpf)

{

cout << “ невозможно открыть файл для чтения”;

return 1;

}

ofstream f;