Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание

Страуструп Бьерн

12. Напишите программу, принимающую на вход имя файла и выводящую слова по одному на каждой строке, предваряя их номером строки. Подсказка: используйте функцию

getline

.

Послесловие

Большинство вычислений связано с переносом больших объемов данных из одного места в другое, например копирование текста из файла на экран или пересылка музыки из компьютера на MP3-плеер. Часто по ходу дела приходится производить определенные преобразования данных. Библиотека ввода-вывода позволяет решить многие из задач, в которых данные можно интерпретировать как последовательность (поток) значений. Ввод и вывод могут оказаться удивительно крупной частью программирования. Частично это объясняется тем, что мы (или

наши программы) нуждаемся в больших объемах данных, а частично — тем, что точка, в которой данные поступают в систему, очень уязвима для ошибок. Итак, мы должны сделать ввод и вывод как можно более простыми и минимизировать возможность просачивания в нашу систему некорректных данных.

Глава 11

Настройка ввода и вывода

“Все должно быть как можно более простым,

но не проще”.

Альберт Эйнштейн (Albert Einstein)

В этой главе мы обсудим, как адаптировать потоки ввода-вывода, описанные в главе 10, к конкретным потребностям и вкусам. Это связано со множеством деталей, которые обусловлены тем, как люди читают тексты, а также с ограничениями на использование файлов. Заключительный пример иллюстрирует проект потока ввода, в котором можно задавать собственный набор операторов.

11.1. Регулярность и нерегулярность

Библиотека ввода-вывода является частью стандартной библиотеки языка С++. Она обеспечивает единообразную и расширяемую базу для ввода и вывода текста. Под словом “текст” мы подразумеваем нечто, что можно представить в виде последовательности символов. Таким образом, когда мы говорим о вводе и выводе, то целое число

1234

рассматривается как текст, поскольку его можно записать с помощью четырех символов:

1

,

2

,

3

и

4

.

До сих пор мы не делали различий между источниками входной информации. Однако иногда этого оказывается недостаточно. Например, файлы отличаются от других источников данных (например, линий связи), поскольку они допускают адресацию отдельных байтов. Кроме того, мы работали, основываясь на предположении, что тип объекта полностью определен схемой его ввода и вывода. Это не совсем правильно и совсем недостаточно. Например, при выводе мы часто хотим указывать количество цифр, используемых для представления числа с плавающей точкой (его точность). В данной главе описано много способов, с помощью которых можно настроить ввод и вывод для своих потребностей.

Будучи программистами, мы предпочитаем регулярность. Единообразная обработка всех объектов, находящихся в памяти, одинаковый подход ко всем источникам входной информации и стандартное унифицированное представление объектов при входе в систему и выходе из нее позволяют создавать самый ясный, простой, понятный и часто самый эффективный код. Однако наши программы должны служить людям, а люди имеют стойкие предпочтения. Таким образом, как программисты мы должны поддерживать баланс между сложностью программы и настройкой на персональные вкусы пользователей.

11.2. Форматирование вывода

Люди уделяют много внимания мелким деталям, связанным с представлением выходной информации, которую им необходимо прочитать. Например, для физика число

1.25

(округленное до двух цифр после точки) может сильно отличаться от числа

1.24670477

, а для бухгалтера запись

(1.25)

может сильно отличаться от записи

(1.2467)

и совершенно не совпадать с числом

1.25

(в финансовых

документах скобки иногда означают убытки, т.е. отрицательные величины). Как программисты мы стремимся сделать наш вывод как можно более ясным и как можно более близким к ожиданиям потребителей нашей программы. Потоки вывода (

ostream

) предоставляют массу возможностей для форматирования вывода данных, имеющих встроенные типы. Для типов, определенных пользователем, программист сам должен определить подходящие операции

<<

.

Количество деталей, уточнений и возможностей при выводе кажется неограниченным, а при вводе, наоборот, есть лишь несколько вариантов. Например, для обозначения десятичной точки можно использовать разные символы (как правило, точку или запятую), денежные суммы в разных валютах также выводятся по-разному, а истинное логическое значение можно выражать как словом

true

(или

vrai

or

sandt

), так и числом

1

, если в вашем распоряжении находятся только символы, не входящие в набор ASCII (например, символы в системе Unicode). Кроме того, существуют разные способы ограничения символов, записываемых в строку. Эти возможности не интересны, пока они вам не нужны, поэтому мы отсылаем читателей к справочникам и специализированным книгам, таким как Langer Standard C++ IOStreams and Locales; главе 21 и приложению D в книге The C++ Programming Language Страуструпа; а также к §22 и 27 стандарта ISO C++. В настоящей книге мы рассмотрим лишь самые распространенные варианты вывода и некоторые общие понятия.

11.2.1. Вывод целых чисел

Целые числа можно вывести как восьмеричные (в системе счисления с основанием 8), десятичные (в обычной системе счисления с основанием 10) и шестнадцатеричные (в системе счисления с основанием 16). Если вы ничего не знаете об этих системах, сначала прочитайте раздел A.2.1.1. В большинстве случаев при выводе используется десятичная система. Шестнадцатеричная система широко распространена при выводе информации, связанной с аппаратным обеспечением.

Причина популярности шестнадцатеричной системы кроется в том, что шестнадцатеричные цифры позволяют точно представить четырехбитовые значения. Таким образом, две шестнадцатеричные цифры можно использовать для представления восьмибитового байта, четыре шестнадцатеричные цифры представляют два байта (которые часто являются полусловом), восемь шестнадцатеричных цифр могут представить четыре байта (что часто соответствует размеру слова или регистра).

Когда был разработан язык С — предшественник языка С++ (в 1970-х годах), не менее популярной была восьмеричная система, но сейчас она используется редко. Мы можем указать, что (десятичное число)

1234

при выводе должно трактоваться как десятичное, шестнадцатеричное или восьмеричное.

cout << 1234 << "\t(decimal)\n"

<< hex << 1234 << "\t(hexadecimal)\n"

<< oct << 1234 << "\t(octal)\n";

Символ

'\t'

означает “символ табуляции”. Он обеспечивает следующее представление выходной информации:

1234 (decimal)

4d2 (hexadecimal)

2322 (octal)

Обозначения

<< hex

и

<< oct

не являются значениями, предназначенными для вывода. Выражение

<< hex

сообщает потоку, что любое целое число в дальнейшем должно быть представлено как шестнадцатеричное, а выражение

<< oc

t означает, что любое целое число в дальнейшем должно быть представлено как восьмеричное. Рассмотрим пример.