Programmieren in C++ Stream I/O

Transkript

1 Programmieren in C++ Stream I/O

2 Inhalt Datenströme (Streams) Standard Input and Output C++ Streams (<iostream>) Formatierte Ein- und Ausgabe Format-Manipulatoren Textdatei schreiben und lesen Binärdatei schreiben und lesen 8-2

3 Datenströme (Streams) Was ist ein Datenstrom? geordnete Folge von Datenbytes mit unbekannter Länge (Anzahl von Bytes) Eingabestrom (input stream) Datenstrom, der aus einer Datenquelle kommt Beispiel: Zeichen, die über die Tastatur eingegeben werden Ausgabestrom (output stream) Datenstrom, der zur einer Datensenke gesendet wird Beispiel: Zeichen, die auf den Bildschirm geschrieben werden Wo finde ich Infos dazu? Streams sind in C++ nicht Gegenstand der Programmiersprache, sondern Teil der Standard-Bibliothek C++ Standard library: 8-3

4 Standardeingabe und -ausgabe Standardausgabe Schreiben eines Bytestroms auf den Bildschirm Verwendung eines Objekts der Klasse ostream cout: Standardausgabe cerr: Standardfehlerausgabe clog: gepufferte Standardfehlerausgabe Beispiel cout << "Das ist ein Test." << endl; Standardeingabe Lesen eines Bytestroms von der Tastatur Verwendung eines Objekts der Klasse istream cin: Standardeingabe Beispiel int c; cin >> c; 8-4

5 Klassenhierarchie <iostream> Bemerkungen Klassennamen, die mit basic_ beginnen, sind generisch (Templates), d.h. sie können für beliebige Zeichentypen (char, short usw.) verwendet werden Mehrfachvererbung bei basic_iostream 8-5

6 Spezialisierte Klassen für den Typ char 8-6

7 Theorie zu C++-Streams Selbststudium anhand von Skript von Kurt Scherrer, Kapitel 12 (detaillierte Einführung) Lehrbuch von Ulrich Breymann, Kapitel 13 zusätzliche Quellen Besprechung anhand von Beispielen formatierte Ausgabe formatierte und unformatierte Eingabe Fehlerbehandlung Manipulatoren Text- und Binärdateien Positionierung in Dateien 8-7

8 Formatierte Ausgabe #include <iostream> using namespace std; int main() { cout << "ASCII-Tabelle" << endl << endl; for (int i=32; i < 256; i++) { cout.width(3); // Zahlenbreite: 3 cout.fill('0'); // mit füllenden Nullen auffüllen cout << i << " = 0x"; cout.setf(ios::hex, ios::basefield); cout.setf(ios::uppercase); cout << i << ": "; cout.unsetf(ios::hex); cout << (char)i << '\t'; // Zahlenbasis auf 16 setzen // Hexzahlen mit Grossbuchstaben // wieder auf Dezimal umstellen if (i%4 == 3) cout << endl; return 0; // Zeilenumbruch nach 4 Spalten 8-8

9 Formatierte/unformatierte Eingabe #include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string name; char c, vname; char plz[5]; // mit Platz für Stringende char s[50] = ""; int alter; float fahrzeit; bool male; cout << "Nachname: "; cin >> name; cin.get(c); // Return lesen cout << "Initiale: "; cin.get(vname); cout << "Alter: "; cin >> alter; cin.setf(ios::boolalpha); cout << "Maennlich: "; cin >> male; cin.get(c); // Return lesen cout << "Postleitzahl: "; cin.get(plz, 5); cout << "Fahrzeit: "; cin >> fahrzeit; cin.get(c); // Return lesen cout << "Bemerkung oder E fuer Ende: "; if (cin.get()!= 'E') { cin.unget(); cin.getline(s, 50, '\n'); cout << "Ausgabe der Werte" << endl; cout << vname << ". " << name << endl; cout << "Alter: " << alter << endl; cout << "Maennlich: " << male << endl; cout << "PLZ: " << plz << endl; cout << "Fahrzeit: " << fahrzeit << endl; if (s[0]) cout << "Bemerkung: " << s << endl; return 0; 8-9

10 Fehlerbehandlung Was passiert in folgender Situation? int i; cin >> i; // die Benutzerin tippt "hallo" ein und schliesst mit Return ab cout << i; Antwort anhand eines Code-Beispiels int main() { int i; string s; cout << "Bitte ganze Zahl eingeben: "; cin >> i; if (cin.good()) { // Kurzform: if (cin) { cout << "Die eingegebene Zahl ist: " << i << endl; else { cin.clear(); cout << "Sie haben keine ganze Zahl eingegeben, sondern die Strings: "; do { cin >> s; cout << '[' << s << "] "; while(cin.get()!= '\n'); // Return lesen cout << endl << "Alle eingegebenen Zeichen wurden verarbeitet." << endl; return 0; 8-10

11 Stream-Manipulatoren Idee anstatt dem mühsamen Setzen von Flags (z.b. mit setf(..)) werden Stream-Manipulatoren gezielt in den Datenfluss integriert einfaches Beispiel vorher cout.setf(ios::hex, ios::basefield); cout.setf(ios::uppercase); cout << i << endl; nachher cout << hex << uppercase << i << endl; weiteres Beispiel vorher // Zahlenbasis auf 16 setzen // Hexzahlen mit Grossbuchstaben cout.width(3); // Zahlenbreite: 3 cout.fill('0'); // mit füllenden Nullen auffüllen cout << i << endl; nachher cout << setw(3) << setfill('0') << i << endl; was steckt dahinter? 8-11

12 Manipulatoren ohne Parameter Beispiel cout << hex << uppercase << i << endl; hex, uppercase und endl sind Zeiger auf Funktionen (Funktionszeiger) Ausschnitt aus der Klasse ostream ostream& operator<<(ostream& (*fp) (ostream&) ) { *fp(*this); // Funktionsaufruf return *this; ostream& endl(ostream& os){ os.put('\n'); os.flush(); return os; 8-12

13 Manipulatoren mit Parameter Beispiel cout << setw(3) << setfill('0') << i << endl; setw() und setfill() sind Funktionen, die ein Funktionsobjekt (Funktor) erzeugen und zurückgeben template<class T> class omanip { typedef void (*FP)(ostream&, T); private: FP _fp; T _arg; public: omanip(fp f, T obj) : _fp(f), _arg(obj) { friend ostream & operator<<(ostream& s, omanip<t>& fobj) { (*fobj._fp)(s, fobj._arg); return s; ; omanip<int> setw(int w) { return omanip<int>(&width, w); // width ist eine Funktion vom Typ FP 8-13

14 Textdatei lesen #include <iostream> #include <fstream> #include <string> using namespace std; int main(){ ifstream indata; string filename; cout << "Geben Sie den Namen der zu oeffnenden Datei ein: "; cin >> filename; indata.open(filename.c_str(), ios::in); // Datei öffnen if (! indata) { cerr << "Datei konnte nicht geoeffnet werden!" << endl; else { while (! indata.eof()) { cout << (char) indata.get(); // Datei zeichenweise lesen und ausgeben indata.close(); // Datei schliessen return 0; 8-14

15 Textdatei lesen und schreiben #include <fstream> #include <iostream> using namespace std; int main() { int i; char buf[100]; // Datei anlegen fstream inoutfile("fstream.dat", ios::out ios::trunc); inoutfile.close(); // leere Datei existiert nun // Datei zum Lesen und Schreiben öffnen inoutfile.open("fstream.dat", ios::in ios::out); // Datei schreiben for(int j = 0; j < 20; ++j) inoutfile << j << ' '; inoutfile << endl; // zum Anfang der Datei springen inoutfile.seekg(0); // Sauberes Lesen mit read-ahead Logik if (!inoutfile.eof()) { inoutfile >> i; while(!inoutfile.eof()) { cout << i << ' '; // Kontrollausgabe inoutfile >> i; cout << endl; // Datei ab Pos. 5 überschreiben inoutfile.clear(); // EOF-Status löschen inoutfile.seekp(5); // Schreibposition 5 suchen inoutfile << "neuer Text "; inoutfile.seekg(0); // Leseposition 0 suchen inoutfile.getline(buf,100); // Zeile lesen cout << buf << endl; // Kontrollausgabe return 0; 8-15

16 Binärdatei zuerst schreiben, #include <iostream> #include <iomanip> #include <fstream> #include <sstream> #include <string> using namespace std; struct S { int value; string text; ; int main() { const int size = 10; S array[size]; ofstream ofs; stringstream strs; // Array initialisieren for(int i = 0; i < size; i++) { array[i].value = i; strs << setw(2) << setfill('0') << i + 1; strs >> array[i].text; array[i].text += ". Element ; strs.clear(); // Ausgabedatei öffnen ofs.open("ausgabe.dat", ios::out ios::binary); if (!ofs) { cerr << "Datei konnte nicht geoeffnet werden!\n"; return 1; // Array in Datei schreiben ofs.write((char *)array, size*sizeof(s)); // Datei schliessen ofs.close(); 8-16

17 dann lesen (Fortsetzung) // Eingabedatei öffnen ifstream ifs; ifs.open("ausgabe.dat", ios::in ios::binary); if (! ifs) { cerr << "Datei konnte nicht geoeffnet werden!\n"; return 1; // Array elementweise einlesen und ausgeben for (S& s: array) { ifs.read((char *)&s, sizeof (S)); cout << s.text << " = " << s.value << endl; // Datei schliessen ifs.close(); return 0; 8-17