Первый взгляд на ввод/вывод

Частью стандартной библиотеки С++ является библиотека iostream, которая реализована как иерархия классов и обеспечивает базовые возможности ввода/вывода.

Ввод с терминала, называемый стандартным вводом, “привязан” к предопределенному объекту cin. Вывод на терминал, или стандартный вывод, привязан к объекту cout. Третий предопределенный объект, cerr, представляет собой стандартный вывод для ошибок. Обычно он используется для вывода сообщений об ошибках и предупреждений.

Для использования библиотеки ввода/вывода необходимо включить соответствующий заголовочный файл:

#include < iostream>

Чтобы значение поступило в стандартный вывод или в стандартный вывод для ошибок используется оператор < <:

int v1, v2; //... cout < < " сумма v1 и v2 = "; cout < < v1 + v2; cout < < " \n";

Последовательность " \n" представляет собой символ перехода на новую строку. Вместо " \n" мы можем использовать предопределенный манипулятор endl.

cout < < endl;

Манипулятор endl не просто выводит данные (символ перехода на новую строку), но и производит сброс буфера вывода. (Предопределенные манипуляторы рассматриваются в главе 20.)

Операторы вывода можно сцеплять. Так, три строки в предыдущем примере заменяются одной:

cout < < " сумма v1 и v2 = " < < v1 + v2 < < " \n";

string file_name; //... cout < < " Введите имя файла: "; cin > > file_name; string ifile, ofile;

Для чтения значения из стандартного ввода применяется оператор ввода (> > ):

Операторы ввода, как и операторы вывода, можно сцеплять:

//...

cout < < " Введите имя входного и выходного файлов: ";

cin > > ifile > > ofile;

Каким образом ввести заранее неизвестное число значений? Мы вернемся к этому вопросу в конце раздела 2.2, а пока скажем, что последовательность инструкций

string word;

while ( cin > > word )

//...

считывает по одному слову из стандартного ввода до тех пор, пока не считаны все слова. Выражение

( cin > > word )

#include < iostream> #include < string>   int main () { string word;   while ( cin > > word ) cout < < " Прочитано слово: " < < word < < " \n";   cout < < " Все слова прочитаны! "; }

возвращает false, когда достигнут конец файла. (Подробнее об этом – в главе 20.) Вот пример простой законченной программы, считывающей по одному слову из cin и выводящей их в cout:

Вот первое предложение из произведения Джеймса Джойса “Пробуждение Финнегана”:

 

riverrun, past Eve and Adam's

 

Если запустить приведенную выше программу и набрать с клавиатуры данное предложение, мы увидим на экране терминала следующее:

 

Прочитано слово: riverrun, Прочитано слово: past Прочитано слово: Eve, Прочитано слово: and Прочитано слово: Adam's

Все слова прочитаны!

 

(В главе 6 мы рассмотрим вопрос о том, как убрать знаки препинания из вводимых слов.)

Файловый ввод/вывод

Библиотека iostream поддерживает и файловый ввод/вывод. Все операции, применимые в стандартному вводу и выводу, могут быть также применены к файлам. Чтобы использовать файл для ввода или вывода, мы должны включить еще один заголовочный файл:

#include < fstream>

Перед тем как открыть файл для вывода, необходимо объявить объект типа ofstream:

ofstream outfile(" name-of-file" );

Проверить, удалось ли нам открыть файл, можно следующим образом:

if (! outfile ) // false, если файл не открыт  

cerr < < " Ошибка открытия файла.\n"

Так же открывается файл и для ввода, только он имеет тип ifstream:

ifstream infile(" name-of-file" );

if (! infile ) // false, если файл не открыт

cerr < < " Ошибка открытия файла.\n"

Ниже приводится текст простой программы, которая читает файл с именем in_file и выводит все прочитанные из этого файла слова, разделяя их пробелом, в другой файл, названный out_file.

#include < iostream>

#include < fstream>

#include < string>

 

int main()

{

ifstream infile(" in_file" );

ofstream outfile(" out_file" );

 

if (! infile ) {

cerr < < " Ошибка открытия входного файла.\n"

return -1;

}

if (! outfile ) {

cerr < < " Ошибка открытия выходного файла.\n"

return -2;

}

 

string word;

while ( infile > > word )

outfile < < word < < ' ';

 

return 0;

}

В главе 20 библиотека ввода/вывода будет рассмотрена подробно. А в следующих разделах мы увидим, как можно создавать новые типы данных, используя механизм классов и шаблонов.

 

2. Краткий обзор С++

Эту главу мы начнем с рассмотрения встроенного в язык С++ типа данных “массив”. Массив – это набор данных одного типа, например массив целых чисел или массив строк. Мы рассмотрим недостатки, присущие встроенному массиву, и напишем для его представления свой класс Array, где попытаемся избавиться от этих недостатков. Затем мы построим целую иерархию подклассов, основываясь на нашем базовом классе Array. В конце концов мы сравним наш класс Array с классом vector из стандартной библиотеки С++, реализующим аналогичную функциональность. В процессе создания этих классов мы коснемся таких свойств С++, как шаблоны, пространства имен и обработка ошибок.

2.1. Встроенный тип данных “массив”

Как было показано в главе 1, С++ предоставляет встроенную поддержку для основных типов данных – целых и вещественных чисел, логических значений и символов:

// объявление целого объекта ival

// ival инициализируется значением 1024

int ival = 1024;

 

// объявление вещественного объекта двойной точности dval

// dval инициализируется значением 3.14159

double dval = 3.14159;

 

// объявление вещественного объекта одинарной точности fval

// fval инициализируется значением 3.14159

float fval = 3.14159;

К числовым типам данных могут применяться встроенные арифметические и логические операции: объекты числового типа можно складывать, вычитать, умножать, делить и т.д.

int ival2 = ival1 + 4096; // сложение

int ival3 = ival2 - ival; // вычитание

 

dval = fval * ival;     // умножение

ival = ival3 / 2;       // деление

 

bool result = ival2 == ival3; // сравнение на равенство

result = ival2 + ival! = ival3; // сравнение на неравенство

result = fval + ival2 < dval; // сравнение на меньше

result = ival > ival2;      // сравнение на больше

В дополнение к встроенным типам стандартная библиотека С++ предоставляет поддержку для расширенного набора типов, таких, как строка и комплексное число. (Мы отложим рассмотрение класса vector из стандартной библиотеки до раздела 2.7.)

Промежуточное положение между встроенными типами данных и типами данных из стандартной библиотеки занимают составные типы – массивы и указатели. (Указатели рассмотрены в разделе 2.2.)

Массив – это упорядоченный набор элементов одного типа. Например, последовательность

 

0 1 1 2 3 5 8 13 21

 

представляет собой первые 9 элементов последовательности Фибоначчи. (Выбрав начальные два числа, вычисляем каждый из следующих элементов как сумму двух предыдущих.)

Для того чтобы объявить массив и проинициализировать его данными элементами, мы должны написать следующую инструкцию С++:

int fibon[9] = { 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21 };

Здесь fibon – это имя массива. Элементы массива имеют тип int, размер (длина) массива равна 9. Значение первого элемента – 0, последнего – 21. Для работы с массивом мы индексируем (нумеруем) его элементы, а доступ к ним осуществляется с помощью операции взятия индекса. Казалось бы, для обращения к первому элементу массива естественно написать:

int first_elem = fibon[1];

Однако это не совсем правильно: в С++ (как и в С) индексация массивов начинается с 0, поэтому элемент с индексом 1 на самом деле является вторым элементом массива, а индекс первого равен 0.Таким образом, чтобы обратиться к последнему элементу массива, мы должны вычесть единицу из размера массива:

fibon[0]; // первый элемент

fibon[1]; // второй элемент

...

fibon[8]; // последний элемент

fibon[9]; //... ошибка

Девять элементов массива fibon имеют индексы от 0 до 8. Употребление вместо этого индексов 1-9 является одной из самых распространенных ошибок начинающих программистов на С++.

Для перебора элементов массива обычно употребляют инструкцию цикла. Вот пример программы, которая инициализирует массив из десяти элементов числами от 0 до 9 и затем печатает их в обратном порядке:

int main()

{

int ia[10];

int index;

 

for (index=0; index< 10; ++index)

// ia[0] = 0, ia[1] = 1 и т.д.

ia[index] = index;

 

for (index=9; index> =0; --index)

cout < < ia[index] < < " ";

 

cout < < endl;

}

Оба цикла выполняются по 10 раз. Все управление циклом for осуществляется инструкциями в круглых скобках за ключевым словом for. Первая присваивает начальное значение переменной index. Это производится один раз перед началом цикла:

index = 0;

Вторая инструкция:

index < 10;

представляет собой условие окончания цикла. Оно проверяется в самом начале каждой итерации цикла. Если результатом этой инструкции является true, то выполнение цикла продолжается; если же результатом является false, цикл заканчивается. В нашем примере цикл продолжается до тех пор, пока значение переменной index меньше 10. На каждой итерации цикла выполняется некоторая инструкция или группа инструкций, составляющих тело цикла. В нашем случае это инструкция

ia[index] = index;

Третья управляющая инструкция цикла

++index

выполняется в конце каждой итерации, по завершении тела цикла. В нашем примере это увеличение переменной index на единицу. Мы могли бы записать то же действие как

index = index + 1

но С++ дает возможность использовать более короткую (и более наглядную) форму записи. Этой инструкцией завершается итерация цикла. Описанные действия повторяются до тех пор, пока условие цикла не станет ложным.

Вторая инструкция for в нашем примере печатает элементы массива. Она отличается от первой только тем, что в ней переменная index уменьшается от 9 до 0. (Подробнее инструкция for рассматривается в главе 5.)

Несмотря на то, что в С++ встроена поддержка для типа данных “массив”, она весьма ограничена. Фактически мы имеем лишь возможность доступа к отдельным элементам массива. С++ не поддерживает абстракцию массива, не существует операций над массивами в целом, таких, например, как присвоение одного массива другому или сравнение двух массивов на равенство, и даже такой простой, на первый взгляд, операции, как получение размера массива. Мы не можем скопировать один массив в другой, используя простой оператор присваивания:

int array0[10]; array1[10];

...

array0 = array1; // ошибка

Вместо этого мы должны программировать такую операцию с помощью цикла:

for (int index=0; index< 10; ++index)

array0[index] = array1[index];

Массив “не знает” собственный размер. Поэтому мы должны сами следить за тем, чтобы случайно не обратиться к несуществующему элементу массива. Это становится особенно утомительным в таких ситуациях, как передача массива функции в качестве параметра. Можно сказать, что этот встроенный тип достался языку С++ в наследство от С и процедурно-ориентированной парадигмы программирования. В оставшейся части главы мы исследуем разные возможности “улучшить” массив.

Упражнение 2.1

Как вы думаете, почему для встроенных массивов не поддерживается операция присваивания? Какая информация нужна для того, чтобы поддержать эту операцию?

Упражнение 2.2

Какие операции должен поддерживать “полноценный” массив?

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: