Coursera Cpp程序设计 week 6 Part 1

这一周的内容比较多，这里先回顾输入输出有关的内容。

课程地址：

coursera：C++程序设计

https://www.coursera.org/learn/cpp-chengxu-sheji

中国大学MOOC：程序设计与算法（三）C++面向对象程序设计

程序设计与算法（三）C++面向对象程序设计

输入和输出

输入输出相关的类

和输入输出相关的类由下图概括：

• istream是用于输入的流类， cin就是该类的对象。
• ostream是用于输出的流类， cout就是该类的对象。
• ifstream是用于从文件读取数据的类。
• ofstream是用于向文件写入数据的类。
• iostream是既能用于输入，又能用于输出的类。
• fstream 是既能从文件读取数据，又能向文件写入数据的类。

标准流对象

• 输入流对象: cin 与标准输入设备相连
• 输出流对象: cout 与标准输出设备相连
• cerr 与标准错误输出设备相连
• clog 与标准错误输出设备相连

缺省情况下，以下三者一样：

cerr << "Hello,world" << endl; 
clog << "Hello,world" << endl;
cout << "Hello,world" << endl; 

• cin对应于标准输入流，用于从键盘读取数据，也可以被重定向为从文件中读取数据。
• cout对应于标准输出流，用于向屏幕输出数据，也可以被重定向为向文件写入数据。
• cerr对应于标准错误输出流，用于向屏幕输出出错信息，
• clog对应于标准错误输出流，用于向屏幕输出出错信息，
• cerr和clog的区别在于cerr不使用缓冲区,直接向显示器输出信息；而输出到clog中的信息先会被存放在缓冲区,缓冲区满或者刷新时才输出到屏幕。

来看两个具体例子，先看输出重定向：

#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
	int x, y;
	cin >> x >> y;
	freopen("test.txt", "w", stdout);//将标准输出重定向到 test.txt文件
	if(y == 0){//除数为0则在屏幕上输出错误信息
		cerr<<"error."<<endl;
	}else{
		cout<<x / y;//输出结果到test.txt
	}
	
	return 0;
}

输入重定向：

#include <iostream >
using namespace std;

int main() {
    double f; int n;
    freopen("t.txt","r",stdin); //cin被改为从 t.txt中读取数据
    cin >> f >> n;
    cout << f << "," <<n << endl;
    return 0;
}

判断输入流结束

可以用如下方法判输入流结束:

int x;
while(cin>>x){
…
}
return 0;

istream类的成员函数

getline

istream & getline(char * buf, int bufSize);

从输入流中读取bufSize-1个字符到缓冲区buf，或读到碰到‘\n’ 为止（哪个先到算哪个）。

istream & getline(char * buf, int bufSize,char delim);

从输入流中读取bufSize-1个字符到缓冲区buf，或读到碰到delim字符为止（哪个先到算哪个）。

两个函数都会自动在buf中读入数据的结尾添加’\0’ 。‘\n’ 或 delim都不会被读入buf，但会被从输入流中取走。 如果输入流中 ‘\n’或delim之前的字符个数达到或超过了bufSize个，就导致读入出错，其结果就是：虽然本次读入已经完成，但是之后的读入就 都会失败了。

可以用 if(!cin.getline(…))判断输入是否结束。

eof

bool eof();

判断输入流是否结束。

peek

int peek();

返回下一个字符,但不从流中去掉。

putback

istream & putback(char c);

将字符ch放回输入流 。

ignore

istream & ignore( int nCount = 1, int delim = EOF );

从流中删掉最多nCount个字符，遇到EOF时结束。

流操纵算子

有如下常用流操纵算子，使用流操纵算子需要包含头文件iomanip

• 整数流的基数：流操纵算子dec,oct,hex,setbase

• 浮点数的精度（precision,setprecision）

• 设置域宽(setw,width)

• 用户自定义的流操纵算子

控制整数输出形式的流操纵算子

hex表示16进制，dec表示10进制，oct表示8进制，使用方法如下：

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;

int main(){
	int n = 10;
	cout<< hex << n << endl;
	cout<< dec << n << endl;
	cout<< oct << n << endl;
	
	return 0;
}

//输出结果：
//10
//a
//10
//12

控制浮点数精度的流操纵算子

precision, setprecision

precision是成员函数，其调用方式为：cout.precision(5);

setprecision是流操作算子，其调用方式为：cout << setprecision(5);// 可以连续输出

它们的功能相同，如下：

• 指定输出浮点数的有效位数（非定点方式输出时）
• 指定输出浮点数的小数点后的有效位数（定点方式输出时）

定点方式：小数点必须出现在个位数后面。

来看如下三个例子，例1：

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;

int main(){
	double x = 1234567.89,y = 12.34567;
	int n = 1234567;
	int m = 12;
	//浮点数输出最多6位有效数字
	cout << setprecision(6) << x << endl
		 << y << endl << n << endl << m;
		 
	return 0;
	
	//输出：
	//1.23457e+006
	//12.3457
	//1234567
	//12
}

例2：

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;

int main(){
	double x = 1234567.89,y = 12.34567;
	int n = 1234567;
	int m = 12;
	
	//以小数点位置固定的方式输出
	cout << setiosflags(ios::fixed)
		 << setprecision(6)
		 << x << endl
		 << y << endl << n << endl << m;
		 
	return 0;
	
	//输出：
	//1234567.890000
	//12.345670
	//1234567
	//12
}

例3：

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;

int main(){
    double x = 1234567.89;
    cout << setiosflags(ios::fixed) <<
    setprecision(6) << x << endl <<
    //取消以小数点位置固定的方式输出
    resetiosflags(ios::fixed) << x ;
    
    return 0;
    
    //输出：
	//1234567.890000
	//1.23457e+006
}

设置域宽的流操纵算子

• 设置域宽(setw,width)

两者功能相同，一个是成员函数，另一个是流操作算子，调用方式不同：

cin >> setw(4);或者cin.width(5);

cout << setw(4);或者cout.width(5);

注意宽度设置有效性是一次性的，在每次读入和输出之前都要设置宽度。

具体作用通过以下例子来说明：

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;

int main(){
	int w = 4;
	char string[10];
	cin.width(5);
	while(cin >> string){
		cout.width(w++);
		cout << string << endl;
		cin.width(5);
	}
	
	return 0;
	
	//输入:
	//1234567890
	//输出:	
	//1234
	// 5678
	//    90
}

用户自定义流操纵算子

用户可以自定义流操纵算子，来看一个例子：

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;

ostream &tab(ostream &output){
	return output << '\t';
}

int main(){
	cout << "aa" << tab << "bb" << endl;
	
	return 0;
	
	//输出： aa bb
} 

之所以可以这样操作，是因为iostream 里对 << 进行了重载(成员函数) :

ostream & operator <<( ostream & ( * p ) ( ostream & ) ) ;

<<重载之后可以的参数为函数指针，该指针指向的函数特点为输入输出均为ostream的引用，所以上述自定义函数能够起作用。

最后看一个输入输出的综合例子：

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;

int main(){
	int n = 141;
	//1) 分别以十六进制、十进制、八进制先后输出 n
	cout << "1) " << hex << n << " " << dec << n << " " << oct << n << endl;
	double x = 1234567.89,y = 12.34567;
	//2) 保留5位有效数字
	cout << "2) " << setprecision(5) << x << " " << y << " " << endl;
	//3) 保留小数点后面5位
	cout << "3) " << fixed << setprecision(5) << x << " " << y << endl ;
	//4) 科学计数法输出，且保留小数点后面5位
	cout << "4) " << scientific << setprecision(5) <<x << " " << y << endl ;
	//5) 非负数要显示正号，输出宽度为12字符，宽度不足则用'*'填补
	cout << "5) " << showpos << fixed << setw(12) << setfill('*') << 12.1 << endl;
	//6) 非负数不显示正号，输出宽度为12字符，宽度不足则右边用填充字符填充
	cout << "6) " << noshowpos << setw(12) << left << 12.1 << endl;
	//7) 输出宽度为12字符，宽度不足则左边用填充字符填充
	cout << "7) " << setw(12) << right << 12.1 << endl;
	//8) 宽度不足时，负号和数值分列左右，中间用填充字符填充
	cout << "8) " << setw(12) << internal << -12.1 << endl;
	cout << "9) " << 12.1 << endl;
	
	return 0;
	
	//1) 8d 141 215
	//2) 1.2346e+006 12.346
	//3) 1234567.89000 12.34567
	//4) 1.23457e+006 1.23457e+001
	//5) ***+12.10000
	//6) 12.10000****
	//7) ****12.10000
	//8) -***12.10000
	//9) 12.10000
} 

文件读写

创建文件

使用方法如下：

#include <fstream> // 包含头文件

ofstream outFile("clients.dat", ios::out|ios::binary);//创建文件

• clients.dat 要创建的文件的名字
• ios::out 文件打开方式
  • ios:out 输出到文件, 删除原有内容
  • ios::app 输出到文件, 保留原有内容，总是在尾部添加
• ios::binary 以二进制文件格式打开文件

也可以先创建ofstream对象，再用open函数打开：

ofstream fout; 
fout.open("test.out",ios::out|ios::binary);    

判断打开是否成功：

if（!fout）{ 
    cout << “File open error!”<<endl; 
}    

文件名可以给出绝对路径，也可以给相对路径。没有交代路径信息， 就是在当前文件夹下找文件。

文件的读写指针

• 对于输入文件,有一个读指针;
• 对于输出文件,有一个写指针;
• 对于输入输出文件,有一个读写指针;
• 标识文件操作的当前位置, 该指针在哪里,读写操 作就在哪里进行。

ifstream fin(“a1.in”,ios::ate);
//打开文件，定位文件指针到文件尾
long location = fin.tellg(); //取得读指针的位置
location = 10L;
fin.seekg(location); // 将读指针移动到第10个字节处
fin.seekg(location,ios::beg); //从头数location
fin.seekg(location,ios::cur); //从当前位置数location
fin.seekg(location,ios::end); //从尾部数location
//location 可以为负值

显式关闭文件

ifstream fin(“test.dat”,ios::in); 

fin.close(); 

ofstream fout(“test.dat”,ios::out); 

fout.close();   

二进制文件读写

二进制读文件

ifstream 和 fstream的成员函数：

istream& read (char* s, long n);

将文件读指针指向的地方的n个字节内容，读入到内存地址s，然后将文件读指针向后移动n字节 (以ios::in方式打开文件时，文件读指针开始指向文件开头)。

二进制写文件

ofstream 和 fstream的成员函数：

istream& write (const char* s, long n);

将内存地址s处的n个字节内容，写入到文件中写指针指向的位置， 然后将文件写指针向后移动n字节(以ios::out方式打开文件时，文件写指针开始指向文件开头, 以ios::app方式打开文件时，文件写指针开始指向文件尾部 ) 。

来看读写的具体例子，先看写：

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;

struct Student{
	char name[20];
	int score;
};

int main(){
	Student s;
	ofstream OutFile("students.dat", ios::out|ios::binary);
	while(cin >> s.name >> s.score){
		OutFile.write( (char *) & s, sizeof(s));
	}
	OutFile.close();
	
	return 0;
	
	//输入：
	//Tom 60
	//Jack 80
	//Jane 40
	//^Z+回车
}

接着看读：

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;

struct Student{
	char name[20];
	int score;
};

int main(){
	Student s;
	ifstream inFile("students.dat", ios::out|ios::binary);
	if(!inFile){
		cout << "error" <<endl;
		return 0;
	}
	while( inFile.read( (char *) & s, sizeof(s) ) ){
		int readedBytes = inFile.gcount();
		cout << s.name << " " << s.score << endl;
	}
	inFile.close();
	
	return 0;
	
	//输出：
	//Tom 60
	//Jack 80
	//Jane 40
}

二进制文件和文本文件的区别

Linux,Unix下的换行符号：‘\n’ (ASCII码: 0x0a)

Windows 下的换行符号：‘\r\n’ (ASCII码： 0x0d0a) endl 就是 ‘\n’

Mac OS下的换行符号： ‘\r’ (ASCII码：0x0d)

这样就会导致 Linux, Mac OS 文本文件在Windows 记事本中打开时不换行。

• Unix/Linux下打开文件，用不用 ios::binary 没区别
• Windows下打开文件，如果不用 ios::binary，则：
  • 读取文件时，所有的 ‘\r\n’ 会被当做一个字符’\n’处理，即少读了一个字 符’\r’。
  • 写入文件时，写入单独的’\n’时，系统自动在前面加一个’\r’，即多写了一 个’\r’