Ввод-вывод

с использованием

потоковых классов

Классы ввода-вывода являются важнейшими классами стандартной библиотеки С++, - программа, которая не вводит и не выводит данные, вряд ли принесет много пользы. Более того, классы ввода-вывода стандартной библиотеки С++ не ограничиваются операциями с файлами, экраном и клавиатурой. Они создают расширяемую архитектуру д.7гя форматирования произвольных данных и работы с произвольными «внешними представлениями».

Библиотека lOStream (как называется совокупность классов ввода-вывода) - единственная часть стандартной библиотеки С++, которая пшроко использовалась до стандартизации С++. В ранние поставки систем С++ включались классы, разработанные в AT&T и ставшие фактическим стандартом ввода-вывода. Хотя в дальнейшем эти классы адаптировались для интеграции со стандартной библиотекой С++ н выполнения некоторых новых функций, базовые принципы, заложенные в классы библиотеки lOStream, остались неизменными.

Эта глава начинается с общего обзора важнейших компонентов и принципов потокового ввода-вывода, после чего подробно рассматриваются возможности практического применения библиотеки lOStream - от простого форматирования до интеграции с новыми внешними представлениями (тема, которая часто понимается неправильно).

Чтобы подробно рассмотреть все аспекты, относящиеся к библиотеке lOScream, понадобилась бы отдельная книга. За дополнительной информацией обращайтесь к книгам, посвященным потоковому вводу-выводу, или справочникам по стандартной библиотеке С++.

Большое спасибо Дитмару Кюлю (Dietmar КйЫ), эксперту но вопросам ввода-вывода и интернационализации в стандартной библиотеке С++, который помогал мне в работе над этой главой и написал часть материала.

Для читателей, знакомых со «старой» библиотекой lOStream, перечислим изменения, внесенные в процессе стандартизации. Хотя основные принципы потоковых классов ввода-вывода остались неизменными, были добавлены некоторые важные новшества, расширяюнше возможности настройки и адаптации.

О Была проделана работа по интернационализации ввода-вывода.

О Потоковые классы для символьных массивов тина char* были заменены классами, использующими строковые тины стандартной библиотеки С++. Старые

классы по-прежнему поддерживаются для обеспечения совместимости, но они считаются устаревшими

О Обработка ошибок была интегрирована с обработкой исключений.

О Библиотечные классы lOStream с поддержкой присваивания (имена таких классов заканчиваются суффиксом withassign) были заменены новыми средствами, доступными для всех потоковых классов.

О Классы библиотеки lOStream преобразованы в шаблоны, что позволяет поддерживать разные представления символов. Однако в результате возникает побочный эффект - нельзя использовать простые опережающие объявления потоковых классов:

class ostream: Ошибка

Соответствующие объявления были собраны в специальном заголовочном файле, поэтому вместо них следует использовать новый заголовок:

include <iosfwd> OK

О Все символические имена библиотеки lOStream, как и в остальных компонентах стандартной библиотеки C-I-+, объявляются в пространстве имен std.

Общие сведения о потоках ввода-вывода

Прежде чем переходить к подробному описанию потоковых классов, мы кратко рассмотрим общеизвестные аспекты работы с потоками данных - это заложит основу для дальнейшего изложения материала. Читатели, хорошо знакомые с потоковым вводом-выводом, могут пропустить этот раздел.

Потоковые объекты

В C-I-+ операции ввода-вывода выполняются при помощи потоков данных. Согласно принципам объектно-ориентированного программирования, поток данных представляет собой объект, свойства которого определяются классом. Вывод интерпретируется как запись данных в поток, а ввод - как чтение данных из потока. Для стандартных каналов ввода-вывода существуют стандартные глобальные объекты.

Потоковые классы

Специализированные разновидности ввода-вывода (ввод, вывод, операции с файлами) представлены в библиотеке разными классами. Среди потоковых классов центральное место занимают следующие:

О класс istream - входной поток, используемый для чтения данных; О класс ostream - выходной поток, используемый для записи данных.

Термин «устаренший: (deprecated) означает, что использовать то или иное средство не рекомендуется, поскольку сущестнует новая, более совершенная замена. Кроме того, устаревшие средства с большой вероятностью будут исключены из будущих версий стандарта.

Оба класса представляют собой специализации шаблонов basicjstreamo и basic ostream<> для тина символов char. Библиотека lOStream не зависит от конкретного типа символов - для большинства классов библиотеки этот тип передается в аргументе шаблона. Параметризация по типу символов является аналогом параметризации строковых классов и используется при интернационализации программ (см. главу 14).

Здесь мы ограничимся рассмотрением ввода и вывода в «узких» потоках данных, то есть в потоках данных с типом символов char. Потоки данных с другими типами символов будут рассмотрены во второй половине главы.

Глобальные потоковые объекты

в библиотеке lOStream определено несколько глобальных объектов типов istream и ostream. Эти объекты соответствуют стандартным каналам ввода-вывода.

О Объект cin (класс istream) представляет стандартный входной каиа.?:, используемый для ввода пользовательских данных. Он соответствует потоку данных stdin в языке С. Обычно операционная система связывает этот канал с клавиатурой.

О Объект cout (класс ostream) представляет стандартный выходной канал, предназначенный для вывода результатов работы программы. Он соответствует потоку данных stdout в языке С. Обычно операционная система связывает этот канал с монитором.

О Объект cerr (класс ostream) представляет стандартный канал, предназначенный для вывода всевозможных сообщений об ошибках. Он соответствует потоку данных stderr в языке С. Обычно операционная система также связывает этот канал с монитором. По умолчанию вывод в cerr не буферизуется.

О Объект clog (класс ostream) представляет стандартный канал для регистрации данных и не имеет аналогов в языке С. По умолчанию этот поток данных связывается с тем же приемником, что и cerr, по вывод в clog буферизуется.

Отделение «нормального» вывода от сообщений об ошибках позволяет по-разному обойтись с этими двумя категориями потоков данных при выполнении программы. Например, нормальный вывод программы можно перенаправить в файл, тогда как сообщения об ошибках будут выводиться на консоль, Конечно, для этого операционная система должна поддерживать перенаправление стандартных каналов ввода-вывода (впрочем, в большинстве операционных систем такая возможность существует). Разделение стандартных каналов берет свое начало в механизме перенаправления ввода-вывода системы UNIX.

Потоковые операторы

Операторы сдвига >> и << были перегружены для потоковых классов и означают соответственно ввод и вывод. При помощи этих операторов можно выполнять каскадные операции ввода-вывода.