Операции помещения и извлечения

Предопределенные объекты и потоки

В стандартной библиотеке ввода/вывода стандартного Си (заголовочный файл библиотеки - <stdio.h>) имеются внешние переменные-указатели на дескрипторы файлов - стандартных устройств ввода-вывода.

extern FILE *stdin, *stdout, *stderr, *stdaux, *stdprn; ^ ^ ^ ^ ^стандартный ввод • | | | |стандартный вывод •------• | | |регистрация ошибок •--------------• | |дополнительное устройство •----------------• |устройство печати •---------------------------------•

Эти файлы открываются библиотекой автоматически перед выполнением функции main и по умолчанию назначаются на терминал (stdin - клавиатура, stdout, stderr - экран), последовательный порт (stdaux) и принтер (stdprn), stdin и stdout могут быть переназначены в командой строке запуска программы на любые другие файлы:

>test.exe <a.dat >c:\xxx\b.dat ^ ^ | • файл замещения stdout • файл замещения stdin

В Си++ существуют классы потоков ввода-вывода, которые являются объектно-ориентированным эквивалентом (iostream.h) стандартной библиотеки ввода-вывода (stdio.h):

ios	базовый потоковый класс;
streambuf	буферизация потоков;
istream	потоки ввода;
ostream	потоки вывода;
iostream	двунаправленные потоки;
iostream_withassign	поток с переопределенной операцией присваивания;
istrstream	строковые потоки ввода;
ostrstream	строковые потоки вывода;
strstream	двунаправленные строковые потоки;
ifstream	файловые потоки ввода;
ofstream	файловые потоки вывода;
fstream	двунаправленные файловые потоки.

Стандартные потоки (istream,ostream,iostream) служат для работы с терминалом. Строковые потоки (istrstream, ostrstream, strstream) служат для ввода-вывода из строковых буферов, размещенных в памяти. Файловые потоки (ifstream, ofstream, fstream) служат для работы с файлами.

Следующие объекты-потоки заранее определены и открыты в программе перед вызовом функции main:

extern istream cin; // Стандартный поток ввода с клавиатурыextern ostream cout;// Стандартный поток вывода на экранextern ostream cerr;// Стандартный поток вывода сообщений об ошибках (экран)extern ostream clog;// Стандартный буферизованный поток вывода сообщений об ошибках (экран).

Операции помещения и извлечения

Для начала рассмотрим пример:

#include <iostream.h>main(){ cout << "Hello, world\n";}

Строка #include <iostream.h> сообщает компилятору, чтобы он включил стандартные возможности потока ввода и вывода, находящиеся в файле iostream.h. Без этих описаний выражение cout << "Hello, world\n" не имело бы смысла. Операция << ("поместить в") пишет свой первый аргумент во второй (в данном случае, строку "Hello, world\n" в стандартный поток вывода cout). Программирующим на C << известно как операция сдвига влево для целых. Такое использование << не утеряно, просто в дальнейшем << было определено для случая, когда его левый операнд является потоком вывода.

Ввод производится с помощью операции >> ("извлечь из") над стандартным потоком ввода cin. Описания cin и >>, конечно же, находятся в <iostream.h>. Операцию вывода << можно применять к ее собственному результату, так что несколько команд вывода можно записать одним оператором:

cout << inch << " in = " << inch*2.54 << "cm\n";

Операция вывода используется, чтобы избежать той многословности, которую дало бы использование функции вывода. Но почему <<? Возможности изобрести новый лексический символ нет. Операция присваивания была кандидатом одновременно и на ввод, и на вывод, но оказывается, большинство людей предпочитают, чтобы операция ввода отличалась от операции вывода. Кроме того, = не в ту сторону связывается (ассоциируется), то есть cout=a=b означает cout=(a=b).

Делались попытки использовать операции "<" и ">", но значения "меньше" и "больше" настолько прочно вросли в сознание людей, что новые операции ввода/вывода во всех реальных случаях оказались нечитаемыми. Помимо этого, "<" находится на большинстве клавиатур как раз на ",", и у людей получаются операторы вроде такого:

cout< x, y, z;

Для таких операторов непросто выдавать хорошие сообщения об ошибках.

Операции << и >> к такого рода проблемам не приводят, они асимметричны в том смысле, что их можно проассоциировать с "в" и "из", а приоритет << достаточно низок, чтобы можно было не использовать скобки для арифметических выражений в роли операндов. Например:

cout << "a*b+c=" << a*b+c << "\n";

Естественно, при написании выражений, которые содержат операции с более низкими приоритетами, скобки использовать надо. Например:

cout << "a^b|c=" << (a^b|c) << "\n";

Операцию левого сдвига тоже можно применять в операторе вывода:

cout << "a<<b=" << (a<<b) << "\n";

В С++ нет выражений с символьными значениями. Для печати символов предоставляются функции ostream::put(char) и chr(int). B частности, '\n' является целым (со значением 10, если используется набор символов ASCII), поэтому

cout << "x = " << x << '\n';

напечатает число 10, а не ожидаемый символ новой строки. Эту и аналогичные проблемы можно сгладить, определив несколько макросов (в которых используются стандартные имена символов ASCII):

#define sp << " "#define ht << "\t"#define nl << "\n"

Теперь предыдущий пример запишется в виде:

cout << "x = " << x nl;

Некоторые выражения кажутся трудно читаемыми из-за большого числа кавычек и того, что операция вывода внешне выглядит слишком непривычно.

cout << x << " " << y << " " << z << "\n";cout << "x = " << x << ", y = " << y << "\n";

Здесь могут помочь приведенные выше макросы и несколько отступов:

cout << x sp << y sp << z nl;cout << "x = " << x << ", y = " << y nl;