r17-06.pdf

Rozdział 17.

Strumienie

Do tej pory używaliśmy cout do wypisywania tekstu na ekranie, zaś cin do odczytywania

klawiatury, wykorzystywaliśmy je bez pełnego zrozumienia ich działania.

Z tego rozdziału dowiesz się:

• czym są strumienie i jak się ich używa,

• jak zarządzać wejściem i wyjściem, wykorzystując strumienie,

• jak odczytywać i zapisywać pliki za pomocą strumieni.

Przegląd strumieni

C++ nie określa, w jaki sposób dane są wypisywane na ekranie lub zapisywane do pliku, ani w

jaki sposób są one odczytywane przez program. Operacje te stanowią jednak podstawową część

pracy z C++, więc biblioteka standardowa C++ zawiera bibliotekę iostream , która obsługuje

wejście i wyjście (I/O, input-output).

Zaletą oddzielenia funkcji wejścia-wyjścia od języka i obsługiwania ich w bibliotekach jest

możliwość łatwiejszego przenoszenia programów pomiędzy różnymi platformami. Dzięki temu

można napisać program na komputerze PC, a następnie przekompilować go i uruchomić na stacji

roboczej Sun. Producent kompilatora dostarcza odpowiednią bibliotekę i wszystko działa.

Przynajmniej w teorii.

UWAGA Biblioteka jest zbiorem plików .obj , które mogą być połączone z programem w celu

zapewnienia dodatkowej funkcjonalności. Jest to najbardziej podstawowa forma wielokrotnego

wykorzystywania kodu, i używana od czasów pierwszych programistów, ryjących zera i jedynki

na ścianach jaskiń.

Kapsułkowanie

Klasy biblioteki iostream postrzegają przepływ danych z programu na ekran jako strumień,

płynący bajt po bajcie. Jeśli punktem docelowym strumienia jest plik lub ekran, wtedy jego

źródłem jest zwykle jakaś część programu. Gdy strumień jest odwrócony, dane mogą pochodzić z

klawiatury lub z dysku i mogą „wypełniać” zmienne w programie.

Jednym z podstawowych zadań strumieni jest kapsułkowanie problemu pobierania danych z

wejścia (na przykład dysku) i wysyłania ich do wyjścia (na przykład na ekran). Po stworzeniu

strumienia program działa z tym strumieniem, przy czym strumień zajmuje się wszystkimi

szczegółami. Tę podstawową ideę ilustruje rysunek 17.1.

Rys. 17.1. Kapsułkowanie poprzez strumienie

Buforowanie

Zapis na dysk (i w mniejszym stopniu także na ekran) jest bardzo „kosztowny.” Zapis danych na

dysk lub odczyt ich z dysku zajmuje (stosunkowo) dużo czasu, a podczas operacji zapisu i odczytu

działanie programu zwykle jest zablokowane. Aby rozwiązać ten problem, strumienie oferują

„buforowanie”. Dane są zapisywane do strumienia, ale nie są natychmiast zapisywane na dysk.

Zamiast tego bufor strumienia wypełnia się danymi; gdy się całkowicie wypełni, dane są

zapisywane na dysk w ramach pojedynczej operacji.

Wyobraźmy sobie wodę wpływającą do zbiornika przez górny zawór i wypełniającą go, lecz nie

wypływającą z niego poprzez dolny zawór. Ilustruje to rysunek 17.2.

Rys. 17.2. Wypełnianie bufora

Gdy woda (dane) całkowicie wypełni zbiornik, zawór się otwiera i cała zawartość gwałtownie

wypływa. Pokazuje to rysunek 17.3.

Rys. 17.3. Opróżnianie bufora

Gdy bufor się opróżni, dolny zawór zostaje zamknięty, otwiera się górny zawór i do zbiornika-

bufora zaczyna napływać woda. Przedstawia to rysunek 17.4.

Rys. 17.4. Ponowne napełnianie bufora

Często zdarza się, że chcemy wypuścić wodę ze zbiornika jeszcze zanim całkowicie się wypełni.

Nazywa się to „zrzucaniem bufora”. Ilustruje to rysunek 17.5.

Rys. 17.5. Zrzucanie bufora

Strumienie i bufory

Jak można było oczekiwać, C++ implementuje strumienie i bufory w sposób obiektowy.

• Klasa streambuf zarządza buforem, zaś jej funkcje składowe oferują możliwość

wypełniania, opróżniania, zrzucania i innych sposobów manipulowania buforem.

• Klasa ios jest bazową klasą dla klas wejścia-wyjścia z użyciem strumieni. Jedną ze

zmiennych składowych tej klasy jest obiekt klasy streambuf .

• Klasy istream i ostream są wyprowadzone z klasy ios i specjalizują działanie strumieni

wejściowych i wyjściowych.

• Klasa iostream jest wyprowadzona zarówno z klasy istream , jak i ostream i dostarcza

metod wejścia-wyjścia do wypisywania danych na ekranie i odczytywania ich z klawiatury.

• Klasa fstream zapewnia wejście i wyjście z oraz do plików.

Standardowe obiekty wejścia-wyjścia

Gdy program C++, zawierający klasę iostream , rozpoczyna działanie, tworzy i inicjalizuje

cztery obiekty:

UWAGA Biblioteka klasy iostream jest dodawana przez kompilator do programu

automatycznie. Aby użyć jej funkcji, musisz dołączyć do początku kodu swojego programu

odpowiednią instrukcję #include .

• cin (wymawiane jako „si-in”) obsługuje wprowadzanie danych ze standardowego wejścia,

czyli klawiatury.

• cout (wymawiane jako „si-aut”) obsługuje wyprowadzanie danych na standardowe wyjście,

czyli ekran.

• cerr (wymawiane jako „si-err”) obsługuje niebuforowane wyprowadzanie danych na

standardowe urządzenie wyjścia dla wydruku błędów, czyli ekran. Ponieważ wyjście błędów

nie jest buforowane, wszystko co zostanie wysłane do cerr , jest wypisywane na

standardowym urządzeniu błędów natychmiast, bez oczekiwania na wypełnienie bufora lub

nadejście polecenia zrzutu.

• clog (wymawiane jako „si-log”) obsługuje buforowane wyprowadzanie danych na

standardowe wyjście błędów, czyli ekran. Dość często to wyjście jest przekierowywane do

pliku log dziennika, co zostanie opisane w następnym podrozdziale.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: