C++面向对象程序设计 教学课件 ppt 作者 朱战立 张玉祥 chap9_IO流类库

第9章 I/O流类库,主要内容 基本概念 C+的基本流类结构 Istream类和ostream类 格式控制 文件的读/写 可流类,9.1 基本概念,设备间的数据传送 内存 显示屏 内存 文件 键盘 内存 文件 内存 键盘 文件 流 面向对象技术中，任何设备都可以表示为相应类的对象，设备之间的数据传送即对象之间的数据传送。 数据从源对象到目的对象的传送可以抽象看做一个“流”。 当键入字符时，就可认为字符从键盘流入程序的数据结构中；,当写入磁盘文件时，也可认为程序流到磁盘上。 例如： cout变量名； 流类 把实现设备之间信息交换的类称作流类。 流库 若干流类的集合称做流类库。 C+流类库是用继承方法建立起来的一个输入/输出类库，它具有两个平行的基类即streambuf类和ios类，所有其它的流类都是从它们直接或间接地派生出来的。,9.2 C+的基本流库结构,C+为何建立自己的输入输出系统 C语言的输入/输出库函数不支持用户自定义的数据类型（如结构、类） ，用户也不能通过重载这些库函数来实现用户自定义数据类型的输入/输出。例如： struct my_struct int i; float f; char *str; s; 如果：printf(“%my_struct”, s); /错误 因为printf只能识别系统预定义的类型。,C+流库结构 每个流都是一种与设备相联系的既有状态，又有操作的对象，即流对象。对流对象进行抽象就得到流类，流类形成的层次结构就构成流类库（或流库）。 C+流库主要由两个流类层次组成： 以streambuf类为父类的类层次 主要完成信息通过缓冲区的交换。 以ios类为父类的类层次 在streambuf类实现功能的基础上，增加了各种格式化的输入/输出控制方法。,C+流类库示意图： streambuf类层次结构 缓冲区：是一个队列数据结构，由一字符序列和两个指针组成，这两个指针分别指向字符要被插入或被取出的位置。 streambuf类为所有的streambuf类层次对象设置了一个固定的内存缓冲区，动态划分为两部分： 用做输入的取区，用取指针指示当前取字符位置。 用做输出的存区，用存指针指示当前存字符位置。,filebuf类 是在fstream.h中定义的streambuf类的一个派生类，它使用文件来保存缓冲区中的字符序列。 将filebuf同某个文件的描述字相联系就称打开这个文件。 当写文件时，是将缓冲区的字符写到指定的文件中，之后刷新缓冲区； 当读文件时，是将指定文件中的内容读到缓冲区中来。,strstreambuf类 扩展了streambuf类的功能，增加了动态内存管理功能，提供了在内存中进行提取和插入操作的缓冲区管理。 stdiobuf类 主要用作C+语言的流类层次方法和C语言的标准输入/输出方法混合使用时系统的缓冲区管理。 在通过情况下，均使用这三个派生类，很少直接使用streambuf 类。,ios类层次结构 ios类及其派生类是在streambuf类实现的通过缓冲区的信息交换的基础上，进一步增加了各种格式化的输入/输出控制方法。它们为用户提供使用流类的接口，它们均有一个指向streambuf的指针。 ios类有四个直接派生类： istream ostream fstreambase strstreambase 这四种流作为流库中的基本流类。,ios类层次：,ios类的派生层次,从上图可看出各个类的继承关系，如： class ios; class istream : virtual public ios; class ostream : virtual public ios; class iostream : public istream, public ostream; 在istream类、ostream类和iostream类的基础上，分别重载赋值运算符“=”，就派生出istream_withassign、 ostream_withassign和ipstream_withassign类，即： class istream_withasssign : public istream; class ostream_withasssign : public ostream; class iostream_withasssign : public iostream;,ios虚基类 主要完成流的状态设置、状态报告、显示精度、域宽、填充字符的设置，文件流的操作模式定义等。 istream类和ostream类 对运算符和进行重载。 iostream类 以istream类和ostream类为基类，多重继承派生。可同时进行输入输出操作。,在编写C+程序时，使用标准的输入/输出流cin和cout进行输入/输出，是因为开始执行C+程序时，C+会自动打开几个预定义流： 标准输入流cin（缺省为键盘） 标准输出流cout（显示终端） 非缓冲型的标准出错流cerr（显示终端） 缓冲型的标准出错流clog（显示终端） 它们在iostream.h中说明为_withassign类的对象： extrean iostream_withassign cin; extrean iostream_withassign cout; extrean iostream_withassign cerr; extrean iostream_withassign clog;,9.3 istream类和ostream类,istream类 在流库中提供主要的输入操作，默认对象是cin； istream类是在include目录下的文件istream.h中，istream类中定义的运算符和成员函数包括输入运算符、get函数、getline函数、read函数等。 istream类的定义：,class istream : virtual public ios public: istream(streambuf *); istream ,叫做输入运算符，将数据从左边的流中读出。 int i; cini; /cin.operator(i); 重载的输入运算符“”均返回流类istream的引用，因此输入运算符可连用。例如： int x; char y; cinxy; 在读入一个字符串时，空格将作为一个串的终止。如： char ch20; cinch; 键盘输入 great wall ch中仅存放great.,缺省情况下，输入运算符在读取数据时，跳过空白字符，如： 12345 /读入时跳过前面的空格 不同类型的变量一起输入时，系统除检查是否有空白外，还检查输入数据与匹配情况。例如： int i; foat x; cin i x; 若输入： 56.79 32.85 实际结果：i = 56, x = 0.79,系统用数据类型分隔输入数据，如果读取的数据类型与输入运算符的参数类型不符，它将返回零值，并终止输入，如：,int v3; for(int i=0; ivi) cout“v“i“= “ viendl; continue; coutiendl; ,键盘输入：11gh55 程序运行结果： v0=11 1 2,例9.1 设计一个从键盘输入中提取若干个字符或字符串的例子。,#include void main(void) int length = 6; char a, b6, c6; cin.get(a); cin.get(); /跳过输入流中1个字符 cin.getline(b, length); cin.get(); cin.getline(c, length); couta“ ”b“ ”cendl; ,为什么可直接使用“cin” 进行输入？ 当开始执行程序时，系统自动为其建立一个istream_withassign类的对象cin。 而istream_withassign是istream的派生类，它继承了基类的所有公有成员，在istream类中重载了几乎所有系统预定义类型的输入运算符“”。 对象cin可调用这些“”，因此用户可直接使用“cin”输入系统预定义类型的变量。,ostream类 ostream类在流库中提供主要的输出操作，默认对象是cout。 ostream类是在include目录下的文件ostream.h中，ostream类中定义的运算符和成员函数包括输出运算符、put函数、write函数等。 ostream类定义：,class ostream : virtual public ios public: ostream(streambuf * ); ostream ,叫做输出运算符，将运算符右边的数据存储到左边的流中。 cout“string”; cout.operator(“string”); 所有重载的输出运算符均返回ostream的引用，利用该引用可继续调用下一个输出运算符函数，因而在一条语句中可以显示多个数据，如： int x; cout“x=“x; 系统执行如下：输出运算符按自左至右的顺序 cout.operator(“x=“).operator(x),输出运算符重载之后，没有改变其优先级，如果输出的数据含有表达式，应注意运算顺序，如： coutx+yn; /正确，+的优先级高 coutx,struct mytype int i; float f; char c; ; mytype mt; cinmt; cout”来实现。 例9.2 设计一个包含几种典型情况的屏幕输出的例子。 P197,重载输出运算符“” 通过重载输出运算符“”来实现用户自定义类型的输出，定义格式为： ostream 下面举一个具体的例子：,#include class three_d int x, y, z; public: three_d(int x1, int y1, int z1) : x(x1), y(y1), z(z1) / friend ostream ,void main(void) three_d obj1(10, 20, 30); coutobj1; ,说明： 重载的operator函数必须返回一个输出流类ostream对象的引用，这样，重载的输出运算符“”可连用。 输出运算符“”是双目运算符，使用时必须是输出流对象为第一操作数，输出数据为第二操作数，次序不能改变。 一般情况下，重载输出运算符函数不能是类的成员函数。（因为如果一个运算符函数是类的成员，则其左运算数就应当是调用运算符函数的类的对象。但重载运算符时，其左边参数是流，而右边的参数是类的对象。）,重载输入运算符“” 通过重载输入运算符“”来实现用户自定义类型的输入，定义格式为： istream 下面举一个具体的例子：,#include class three_d int x, y, z; public: three_d(int x1, int y1, int z1) : x(x1), y(y1), z(z1) void print()cout(istream ,void main(void) three_d obj1(10, 20, 30); obj1.print(); cinobj1; obj1.print(); ,说明： 重载的operator函数必须返回一个输入流类istream对象的引用，这样，重载的输入运算符“”可连用。 与重载输出运算符函数一样，重载输入运算符函数也不能是所操作类的成员函数，但可以是该类的友元函数或独立函数。,9.4 格式控制,C+语言提供了两种格式控制方法 利用ios类中的格式控制成员函数 利用操作符,格式控制成员函数 状态设置和状态报告 ios类中定义的long类型的保护数据成员x_flag用于存入控制