put(cerr,"x = "); // cerr - поток вывода ошибок put(cerr,x); put(cerr,"\n");
x = 123
x = 1,2.4)
Потоки обычно связаны с файлами. Библиотека потоков создает стандартный поток
ввода cin, стандартный поток вывода cout и стандартный поток ошибок cerr.
Программист может открывать другие файлы и создавать для них потоки. Деструктор для ostream сбрасывает буфер с помощью открытого члена
функции ostream::flush():
Этот метод можно применять всегда, когда для x определена
операция <<, и пользователь может определять операцию << для нового
типа.
2. Файлы и Потоки
Инициализация Потоков Вывода
class ostream {
// ...
ostream(streambuf* s); // связывает с буфером потока
ostream(int fd); // связывание для файла
ostream(int size, char* p); // связывет с вектором
};
Главная работа этих конструкторов - связывать с потоком буфер.
streambuf - класс, управляющий буферами,
как и класс filebuf, управляющий streambuf для файла. Класс filebuf
является производным от класса streambuf.
Описание стандартных потоков вывода cout и cerr, которое
находится в исходных кодах библиотеки потоков ввода/вывода,
выглядит так:
// описать подходящее пространство буфера
char cout_buf[BUFSIZE]
// сделать "filebuf" для управления этим пространством
// связать его с UNIX'овским потоком вывода 1 (уже открытым)
filebuf cout_file(1,cout_buf,BUFSIZE);
// сделать ostream, обеспечивая пользовательский интерфейс
ostream cout(&cout_file);
char cerr_buf[1];
// длина 0, то есть, небуферизованный
// UNIX'овский поток вывода 2 (уже открытый)
filebuf cerr_file()2,cerr_buf,0;
ostream cerr(&cerr_file);
Закрытие Потоков Вывода
ostream::~ostream()
{
flush(); // сброс
}
Сбросить буфер можно также и явно. Например:
cout.flush();
Открытие Файлов
#include
void error(char* s, char* s2)
{
cerr << s << " " << s2 << "\n"; exit(1); } main(int argc, char* argv[]) { if (argc !="3)" error("неверное число параметров",""); filebuf f1; if (f1.open(argv[1],input)="=" 0) error("не могу открыть входной файл",argv[1]); istream from(&f1); filebuf f2; if (f2.open(argv[2],output)="=" 0) error("не могу создать выходной файл",argv[2]); ostream to(&f2); char ch; while (from.get(ch)) to.put(ch); if (!from.eof() !! to.bad()) error("случилось нечто странное",""); }
Последовательность
действий при создании ostream для именованного файла та же, что используется для
стандартных потоков: (1) сначала создается буфер (здесь это делается посредством
описания filebuf); (2) затем к нему подсоединяется файл (здесь это делается
посредством открытия файла с помощью функции filebuf::open()); и, наконец, (3)
создается сам ostream с filebuf в качестве параметра. Потоки ввода
обрабатываются аналогично. Файл может открываться в одной из двух мод:
enum open_mode { input, output };
Действие filebuf::open() возвращает 0, если не может открыть файл в соответствие с требованием. Если пользователь пытается открыть файл, которого не существует для output, он будет создан. Перед завершением программа проверяет, находятся ли потоки в приемлемом состоянии При завершении программы открытые файлы неявно закрываются. Файл можно также открыть одновременно для чтения и записи, но в тех случаях, когда это оказывается необходимо, парадигма потоков редко оказывается идеальной. Часто лучше рассматривать такой файл как вектор (гигантских размеров). Можно определить тип, который позволяет программе обрабатывать файл как вектор.
Есть возможность копировать потоки. Например:
cout = cerr;
В результате этого получаются две переменные, ссылающиеся на один и тот же поток. Главным образом это бывает полезно для того, чтобы сделать стандартное имя вроде cin ссылающимся на что-то другое
Ввод аналогичен выводу. Имеется класс istream, который предоставляет операцию >> ("взять из") для небольшого множества стандартных типов. Функция operator>> может определяться для типа, определяемого пользователем.
enum stream_state { _good, _eof, _fail, _bad };
Если состояние _good или _eof, значит последняя операция ввода прошла успешно. Если состояние _good, то следующая операция ввода может пройти успешно, в противном случае она закончится неудачей. Другими словами, применение операции ввода к потоку, который не находится в состоянии _good, является пустой операцией. Если делается попытка читать в переменную v, и операция оканчивается неудачей, значение v должно остаться неизменным (оно будет неизменным, если v имеет один из тех типов, которые обрабатываются функциями членами istream или ostream). Отличия между состояниями _fail и _bad очень незначительно и представляет интерес только для разработчиков операций ввода. В состоянии _fail предполагается, что поток не испорчен и никакие символы не потеряны. В состоянии _bad может быть все что угодно. Состояние потока можно проверять например так:
switch (cin.rdstate()) {
case _good:
// последняя операция над cin прошла успешно
break;
case _eof:
// конец файла
break;
case _fail:
// некоего рода ошибка форматирования
// возможно, не слишком плохая
break;
case _bad:
// возможно, символы cin потеряны
break;
}
Для любой переменной z типа, для которого определены операции << и>>, копирующий цикл можно написать так:
while (cin>>z) cout << z << "\n";Например, если z - вектор символов, этот цикл будет брать стандартный ввод и помещать его в стандартный вывод по одному слову (то есть, последовательности символов без пробела) на строку. Когда в качестве условия используется поток, происходит проверка состояния потока и эта проверка проходит успешно (то есть, значение условия не ноль) только если состояние _good. В частности, в предыдущем цикле проверялось состояние istream, которое возвращает cin>>z. Чтобы обнаружить, почему цикл или проверка закончились неудачно, можно исследовать состояние. Такая проверка потока реализуется операцией преобразования . Делать проверку на наличие ошибок каждого ввода или вывода действительно не очень удобно, и обычно источником ошибок служит программист, не сделавший этого в том месте, где это существенно. Например, операции вывода обычно не проверяются, но они могут случайно не сработать. Парадигма потока ввода/вывода построена так, чтобы когда в C++ появится (если это произойдет) механизм обработки исключительных ситуаций (как средство языка или как стандартная библиотека) его будет легко применить для упрощения и стандартизации обработки ошибок в потоках ввода/вывода.
Естественно, тип istream, так же как и ostream, снабжен конструктором:
class istream {
// ...
istream(streambuf* s, int sk =1, ostream* t =0);
istream(int size, char* p, int sk =1);
istream(int fd, int sk =1, ostream* t =0);
};
Параметр sk задает, должны пропускаться пропуски или нет. Параметр t (необязательный) задает указатель на ostream, к которому прикреплен istream. Например, cin прикреплен к cout; это значит, что перед тем, как попытаться читать символы из своего файла, cin выполняет
cout.flush(); // пишет буфер вывода
С помощью функции istream::tie() можно прикрепить (или открепить, с помощью tie(0)) любой ostream к любому istream. Например:
int y_or_n(ostream& to, istream& from)
/*
"to", получает отклик из "from"
*/
{
ostream* old = from.tie(&to);
for (;;) {
cout << "наберите Y или N: "; char ch="0;" if (!cin.get(ch)) return 0; if (ch !="\n" ) { // пропускает остаток строки char ch2="0;" while (cin.get(ch2) && ch2 !="\n" ) ; } switch (ch) { case 'Y': case 'y': case '\n': from.tie(old); // восстанавливает старый tie return 1; case 'N': case 'n': from.tie(old); // восстанавливает старый tie return 0; default: cout << "извините, попробуйте еще раз: "; } } } Когда
используется буферизованный ввод (как это происходит по умолчанию), пользователь
не может набрав только одну букву ожидать отклика. Система ждет появления
символа новой строки. y_or_n() смотрит на первый символ строки, а остальные
игнорирует. Символ можно вернуть в поток с помощью функции
istream::putback(char). Это позволяет программе "заглядывать вперед" в поток
ввода.
void word_per_line(char v[], int sz)
/*
печатет "v" размера "sz" по одному слову на строке
*/
{
istream ist(sz,v); // сделать istream для v
char b2[MAX]; // больше наибольшего слова
while (ist>>b2) cout << b2 << "\n"; } Завершающий
нулевой символ в этом случае интерпретируется как символ конца файла. В помощью
ostream можно отформатировать сообщения, которые не нужно печатать тотчас же:
char* p = new char[message_size]; ostream ost(message_size,p); do_something(arguments,ost); display(p);
Такая операция, как do_something, может писать в поток ost, передавать ost своим подоперациям и т.д. с помощью стандартных операций вывода. Нет необходимости делать проверку не переполнение, поскольку ost знает свою длину и когда он будет переполняться, он будет переходить в состояние _fail. И, наконец, display может писать сообщения в "настоящий" поток вывода. Этот метод может оказаться наиболее полезным, чтобы справляться с ситуациями, в которых окончательное отображение данных включает в себя нечто более сложное, чем работу с традиционным построчным устройством вывода. Например, текст из ost мог бы помещаться в располагающуюся где-то на экране область фиксированного размера.
struct streambuf { // управление буфером потока
char* base; // начало буфера
char* pptr; // следующий свободный char
char* qptr; // следующий заполненный char
char* eptr; // один из концов буфера
char alloc; // буфер, выделенный с помощью new
// Опустошает буфер:
// Возвращает EOF при ошибке и 0 в случае успеха
virtual int overflow(int c =EOF);
// Заполняет буфер
// Возвращет EOF при ошибке или конце ввода,
// иначе следующий char
virtual int underflow();
int snextc() // берет следующий char
{
return (++qptr==pptr) ? underflow() : *qptr&0377
}
// ...
int allocate() // выделяет некоторое пространство буфера
streambuf() { /* ... */}
streambuf(char* p, int l) { /* ... */}
~streambuf() { /* ... */}
};
Обратите внимание, что здесь определяются указатели, необходимые для работы с буфером, поэтому обычные посимвольные действия можно определить (только один раз) в виде максимально эффективных inline- функций. Для каждой конкретной стратегии буферизации необходимо определять только функции переполнения overflow() и underflow(). Например:
struct filebuf : public streambuf {
int fd; // дескриптор файла
char opened; // файл открыт
int overflow(int c =EOF);
int underflow();
// ...
// Открывает файл:
// если не срабатывает, то возвращает 0,
// в случае успеха возвращает "this"
filebuf* open(char *name, open_mode om);
int close() { /* ... */ }
filebuf() { opened = 0; }
filebuf(int nfd) { /* ... */ }
filebuf(int nfd, char* p, int l) : (p,l) { /* ... */ }
~filebuf() { close(); }
};
int filebuf::underflow() // заполняет буфер из fd
{
if (!opened || allocate()==EOF) return EOF;
int count = read(fd, base, eptr-base);
if (count <1) return EOF; qptr="base;" pptr="base" + count; return *qptr & 0377; }