Потоки в C++

Потоки вывода (ostream)

Для вывода данных используеся оператор <<. Этот опрератор определен для всех встроенных типов C++ и некоторых классов, входящих в стандартную библиотеку. Для вывода перевода строки можно использовать специальный объект endl.

Примеры использования потока вывода:

int i = 10;
char c = 'A';
char cs[] = "C string";
bool b = true;
double d = 3.14159265;
string s = "STL string";

cout << i <<endl;
cout << c << 'B' << endl;
cout << cs << endl << b << endl;
cout << d << endl;
cout << s << endl;

Будет выведено:

10
AB
C string
1
3.14159
STL string

Также оператор << можно использовать и со своими классами, определив для них перегруженный оператор. Например, для структуры Book перегруженный оператор может выглядеть так:

struct Book{
	string title, author;
	int num_pages;
};

std::ostream& operator<<(std::ostream &s, const Book &b){
	return (s << b.author << " " << b.title << " (" << b.num_pages << ")");
}

//используется оператор таким образом:
Book b;
b.title = "the book";
b.author = "the author";
b.num_pages = 128;
std::cout << b << std::endl;

Некоторые методы класса ostream:

• put(char c) - записать символ с в поток
• write(const char* s, streamsize n) - записать первые n элементов массива s в поток (streamsize представляет целое число со знаком, например, int)
• flush() - записать значение из буфера
• close() - закрытие потока

Потоки ввода (istream)

Для ввода используется оператор >>. Он также определен для всех встроенных типов и некоторых классов стандартной библиотеки.

Оператор >> также можно определить для своих классов:

istream& operator>>(istream& s)
{
	...
}

Некоторые методы класса istream:

• get() - считать следующий символ
• get(char *buf, streamsize n) - считать максимум n-1 символ и поместить в массив buf
• get(char *buf, streamsize n, char delim) - считывание символов до символа-разделителя delim (разделитель не считывается и остается в потоке)
• getline(char *buf, streamsize n)
• getline(char *buf, streamsize n, char delim)
• peek() - считывает следующий символ, но оставляет его в потоке
• ignore(streamsize n = 1, int delim = EOF) - извлекает символы из потока до тех пор, пока их число меньше n или пока не встретился символ delim
• putback(char c) - добавляет символ с в текущую позицию потока
• unget() - возвращает последний считанный символ в поток

Форматирование

Для управления форматом вывода можно устанавливать специальные флаги потока методом setf(ios_base::fmtflags f). Но удобнее пользоваться манипуляторами - специальными функциями, реализованными в заголочных файлах <istream>, <ostream> (они по умолчанию включены в <iostream>) и <iomanip>.

Основные манипуляторы ввода/вывода:

• boolalpha - стороковое представление логических значений
• noboolalpha - числовое представление логических значений

cout << boolalpha << true << endl;
cout << noboolalpha << false;

Выведет:

true
0

• showbase - включает вывод 0 перед восьмеричными и 0x перед шестнадцатеричными числами
• noshowbase - выключает вывод 0 и 0x
• dec - вывод чисел в десятичной системе счисления
• oct - в восьмеричной
• hex - в шестнадцатеричной
• uppercase - заглавные буквы в записи шестнадцатеричных чисел и чисел с плавающей запятой в научной записи
• nouppercase - строчные буквы в записи чисел

cout << showbase << uppercase;
cout << oct << 0777 << ' ';
cout << hex << 0xABC << endl;
cout << noshowbase << nouppercase;
cout << oct << 0777 << ' ';
cout << hex << 0xABC << endl;

Выведет:

0777 0XABC
777 abc

• skipws - пропуск символов-разделителей (' ', '\t', '\n', и т.п.)
• noskipws - выключение пропуска разделителей
• setw(int n) - определяет минимальное количество символов, которые выведутся следующей операцией вывода
• setfill(char c) - символ-заполнитель
• left - выравнивание поля по левому краю
• right - выравнивание поля по правому краю
• internal - выравнивание поля по ширине

cout << setw(10);
cout << setfill('#');
cout << 1 << endl;
cout << setw(5);
cout << 100 << endl;
cout << left << setw(10) << -100 << endl;
cout << right << setw(10) << -100 << endl;
cout << internal << setw(10) << -100 << endl;

Выведет:

#########1
##100
-100######
######-100
-#######10

• scientific - научная запись для чисел с плавающей запятой
• fixed - фиксированная точность для чисел с плавающей запятой
• setprecision - точность вывода чисел (по умолчанию равна 6)

cout << 1234.5678 << endl;
cout << scientific << 1234.5678 << endl;
cout << fixed << 1234.5678 << endl;

cout << setprecision(4);
cout << 1234.5678 << endl;
cout << scientific << 1234.5678 << endl;
cout << fixed << 1234.5678 << endl;

Выведет:

1234.57
1.234568e+003
1234.567800
1234.5678
1.2346e+003
1234.5678

• endl - запись \n и очистка буфера
• ends - запись \0
• flush - очистка буфера потока
• ws - прочитать и проигнорировать символы-разделители

Сотояние потока

Каждый поток istream или ostream имеет связанное с ним состояние.

Методы проверки состояния:

• good() - можно выполнить следующую операцию
• eof() - конец потока
• fail() - следующая операция не выполнится
• bad() - поток испорчен

Стандартные потоки - iostream

Для реализации стандартного ввода/вывода в библиотеку C++ включен заголовочный файл iostream, содержащий следующие предопределенные объекты потоков:

• cin - стандартный поток ввода (соответствует потоку C stdin)
• cout - стандартный поток вывода (соответствует stdout)
• cerr - стандартный поток вывода ошибок (соответствует stderr)
• clog - стандартный поток вывода журнала (соответствует stderr)

Файловые потоки - fstream

Файловые потоки расположены в заголовочном файле <fstream>. ifstream - поток ввода, ofstream - поток вывода.

Имя файла передается потоку либо в конструкторе, либо через вызов метода open.

ofstream out_1("test1.txt");
ofstream out_2;
out_2.open("test2.txt");

...

out_1.close();
out_2.close();

Строковые потоки - sstream

Строковые потоки расположены в заголовочном файле <sstream>.

istringstream - поток ввода. Строка передается потоку в конструкторе.

ostringstream - поток вывода. Строку-результат возвращает метод str().

string str = "1 2 3";
istringstream iss(str);
ostringstream oss;
int a, b, c;
iss >> a >> b >> c;
oss << a << endl;
oss << setw(5) << setfill('#');
oss << b << endl;
oss << c;
cout << oss.str();

Выведет:

1
####2
3