C++面向对象程序设计 - 标准输入流

2024 年 9 月 11 日 8点热度 0人点赞 0条评论

C++中，头文件iostream.h中定义了cin，cout, cerr, clog等4个流对象，cin是输入流，cout, cerr, clog是输出流。cin是istream类的对象，它从标准输入设备（键盘）获取数据，程序中的变量通过流提取符“>>”从流中提取数据。

注意的是，在输入完成数据再按回车键后，该行数据才被送入键盘缓冲区，形成输入流，提取运算符“>>”才能从中提取数据。

当输入流cin处于出错状态时，如果测试cin的值，可以发现它的值为false（假），则cin为0值；如果输入流在正常状态，cin的值为true（真），即cin为一个非0的值。如下所示：

if(!cin)        // 流cin处于出错状态，无法正常提取数据
    cout <<"Error";

此时，通过一个案例演示下cin为false时情况。当正常输入float类型内容时，一直循环输出；当输入非float类型致使cin出错为0时，而结束循环操作。代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
	float grade = -1;
	do{
		if(grade < 0) {
			// nothing...
		}
		else if(grade >= 85) cout <<grade <<" Good!" <<endl;
		else if(grade < 60) cout <<grade <<" Fail!" <<endl;
		else cout <<grade <<endl;
		cout <<"enter grade:";
	} while(cin >> grade);
	cout <<"The end." <<endl;
	return 0;
}

每次提出浮点型数据如果成功，则值赋给变量grade，cin为真；当输入“Z”时，无法提取为浮点型，cin为假返回0，则程序结束。运行结果如下图：

一、用于字符输入的流成员函数

除了可以用cin输入标准类型的数据外，还可以用istream类流对象的一些成员函数，实现字符输入。

1.1 用get函数读取一个字符

流成员函数get有3种形式：无参数的，有一个参数的，有3个参数的。

（1）不带参数的get函数

调用形式为：

cin.get()

用来从指定的输入流提取一个字符（包括空白字符），函数的返回值是读入的字符。若遇到输入流中的文件结束符，则函数值返回文件结束标志EOF（End Of File），一般以-1代表EOF，用-1而不用0或正值，是考虑不与字符的ASCII代码混淆，但不同的C++系统所用的EOF值有可能不同。

使用get读取字符，示例如下：

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
	int c;
	cout <<"Enter Message:" <<endl;
	while((c = cin.get()) != EOF) cout.put(c);
	return 0;
}

按住Ctrl+Z后，再按Enter回车结束程序，运行后结果如下图：

C语言中的getchar函数与流成员函数cin.get()的功能相同，C++程序保留了C的这种用法，可以用getchar()从键盘读取一个字符赋给变量c。修改后代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
	int c;
	cout <<"Enter Message:" <<endl;
	while((c = getchar()) != EOF) cout.put(c);
	return 0;
}

其运行结束和之前是一样的。

（2）有一个参数的get函数

调用形式为：

cin.get(ch)

其作用是从输入流中读取一个字符，赋给字符变量ch。如果读取成功则函数返回非0值（真），如失败（遇文件结束符）则函数返回0值（假）。

示例代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
	char c;
	cout <<"Enter Message:" <<endl;
    // 读取一个字符赋给字符变量c，如果读取成功，cin.get(c)为真
	while(cin.get(c)) cout.put(c);
	return 0;
}

运行结果如下图：

（3）有3个参数的get函数

调用形式为：

cin.get(字符数组, 字符个数n, 终止字符)

或者

cin.get(字符指针, 字符个数n, 终止字符)

其作用是从输入流中读取n-1个字符，赋给指定的字符数组（或字符指针指向的数组），如果在读取n-1个字符之前遇到指定的终止字符，则提前结束读取。如果读取成功则函数返回非0值（真），如失败（遇文件结束符）则函数返回0值（假）。

示例代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
	char ch[20];
	cout <<"Enter Message:" <<endl;
	cin.get(ch, 15, '\n');			// 指定换行符为终止字符
	cout <<ch <<endl;
	return 0;
}

运行结果如下图：

此时，当输入完“I study C++ very hard.”后，按Enter回车则程序结束，最后输出结果为“I study C++ ve”原因是cin.get中指定字符个数为15。

1.2 用成员函数getline函数读入一行字符

cin.getline函数的作用是从输入流中读取一行字符，其用法与带3个参数的get函数类似。其调用形式为：

cin.getline(字符数组（或字符指针）, 字符个数n, 终止标志字符)

示例代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
	char ch[20];
	cout <<"Please enter all message:" <<endl;
    // 注意：流提取符">>"从流中提取数据时通常跳过输入流中的空格、tab键、换行符等空白字符
	cin >>ch;	
	cout <<"The string read with cin is:" <<ch <<endl <<endl;	// 输出为I
	
	/**
	 * getline读取时指针已移至后面"I"的空格位置
	 * 此时getline指定结束位置为'/'，估计遇到终止符位置停止读取
	 */
	cin.getline(ch, 20, '/');
	cout <<"The first message is:" <<ch <<endl;

	cin.getline(ch, 20, '/');
	cout <<"The second message is:" <<ch <<endl;
	
	cin.getline(ch, 20);
	cout <<"The third message is:" <<ch <<endl;
	cout <<"End." <<endl;
	return 0;
}

运行结果如下图：

如上图可见，“I like C++.”并未完整输出出来，这是因为cin>>读取字符串时，它会读取直到遇到空白字符（空格、制表符、换行符等）为止。因此，cin >> ch只会读取“I”，并将剩余的输入留在输入流（stdin）中。

接下来，使用了cin.getline()来尝试从输入流中读取数据，但第一次调用 cin.getline(ch, 20, '/')时，由于输入流中紧接着“I" 之后的就是空格和"like C++."，它会立即读取空格之后的内容（直到遇到换行符或达到指定的20个字符长度，或遇到指定的分隔符"/"），所以The first message对应的则是” like C++“。

要修复这个问题并读取完整的消息，应该使用getline()而不是cin >>，代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
	char ch[20];
	cout <<"Please enter all message:" <<endl;
	
	cin.getline(ch, 20, '/');
	cout <<"The first message is:" <<ch <<endl;

	cin.getline(ch, 20, '/');
	cout <<"The second message is:" <<ch <<endl;
	
	cin.getline(ch, 20);
	cout <<"The third message is:" <<ch <<endl;
	cout <<"End." <<endl;
	return 0;
}

运行结果如下图：

二、istream类的其他成员函数

除了以上介绍的用于读取数据的成员函数外，istream类还有其他在输入数据时用的一些成员函数。

1.eof函数

eof是end of file的缩写，表示”文件结束“。从输入流读取数据，如果到达文件末尾（遇文件结束符），eof函数值为非零值（表示真），否则为0（假）。

示例代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
	char c;
	cout <<"Please enter all message:" <<endl;
	while( !(cin.eof()) ) if((c = cin.get()) != ' ') cout.put(c);
	cout <<"End." <<endl;
	return 0;
}

运行结果如下图：

2.peek函数

peek是”观察“的意思，peek函数的作用是观测下一个字符。调用形式为：

c = cin.peek();

cin.peek函数的返回值是指针指向的当前字符，但它只是观测，指针仍停留在当前位置，并不后移。如果要访问的字符是文件结束符，则函数值是EOF(-1)。

这里将1.2中示例代码修改下，使用循环输出内容。代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
	char c;				// 接受peek()返回值
	char ch[20];		
	int count= 0;		// 记录索引值
	cout <<"Please enter all message:" <<endl;
	
	while((c = cin.peek()) == 'I'){
		count++;
		cin.getline(ch, 20, '/');			//读取字符
		cout <<"The " <<count <<" message is:" <<ch <<endl;
	}
	cout <<"End." <<endl;
	return 0;
}

cin.peek函数它用于检查输入流的下一个字符，但不会从流中移除该字符。这里cin.peek() == 'I' 表达式，用于检查输入流中的下一个字符是否是字符”I“。

刚好输入内容”I like C++./I study C++./I am happy./“中每行开始都以I为首字母，因此确保了执行循环时，每次输入都以I字母开头，当首字母不是"I"后则结束循环，结果如下图：

3.putback函数

调用形式：

cin.putback(ch);

其作用是将前面用get或getline函数从输入流中读取的字符ch返回到输入流，插入到当前指针位置，以供后面读取。

在1.2示例中，使用cin >>读取字符串时，它会读取到空字符为止，导致”I like C++“输出不完整。这里可以使用putback函数将字符返回到输入流中，代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
	char ch[20];
	cout <<"Please enter all message:" <<endl;
	cin >>ch;	// 注意：流提取符">>"从流中提取数据时通常跳过输入流中的空格、tab键、换行符等空白字符
	cout <<"The string read with cin is:" <<ch <<endl <<endl;	// 输出为I
	// 将I字符返回到输入流中
	cin.putback(ch[0]);
	/**
	 * getline读取时指针已移至后面"I"的空格位置
	 * 此时getline指定结束位置为'/'，估计遇到终止符位置停止读取
	 */
	cin.getline(ch, 20, '/');
	cout <<"The first message is:" <<ch <<endl;

	cin.getline(ch, 20, '/');
	cout <<"The second message is:" <<ch <<endl;
	
	cin.getline(ch, 20);
	cout <<"The third message is:" <<ch <<endl;
	cout <<"End." <<endl;
	return 0;
}

运行结果如下图：

4.ignore函数

调用形式为：

cin.ignore(n, 终止字符);

其作用是跳过输入流中n个字符，或在遇到指定的终止字符时提前结束（此时跳过包括终止字符在内有若干字符）。

示例1：

// 跳过输入流中5个字符，遇到'A'后就不再跳过
cin.ignore(5, 'A');

示例2：

// n默认值为1，终止字符默认为EOF
cin.ignore();

当前先通过一个示例，并查看运行后的结果，代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
	char ch[20];		
	int count= 0;		// 记录索引值
	cout <<"Please enter all message:" <<endl;
	
	while(cin.peek() == 'I'){
		count++;
		cin.get(ch, 20, '/');			//读取字符
		cout <<"The " <<count <<" message is:" <<ch <<endl;
	}
	cout <<"End." <<endl;
	return 0;
}

运行结果如下图：

如上图可见，后面内容并未正常输出，这是遇到第一个字符的终止标志字符'/',读入结束。如果希望输出"I study C++”，则应该设法跳过输入流中第一个'/'（终止标志字符），可以使用ignore函数来实现这目的。代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
	char ch[20];		
	int count= 0;		// 记录索引值
	cout <<"Please enter all message:" <<endl;
	
	while(cin.peek() == 'I'){
		count++;
		cin.get(ch, 20, '/');			//读取字符
		cout <<"The " <<count <<" message is:" <<ch <<endl;
		cin.ignore();
	}
	cout <<"End." <<endl;
	return 0;
}

运行后结果如下图：