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C++流格式控制2006-09-25 15:25:00

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格式控制

    输入/输出的数据没有指定格式,它们都按缺省的格式输入/输出。然而,有时需要对数据格式进行控制。这时需利用ios类中定义的格式控制成员函数,通过调用它们来完成格式的设置。ios类的格式控制函数如下所示:

long flags( ) const 返回当前的格式标志。
long flays(long newflag) 设置格式标志为newflag,返回旧的格式标志。
long setf(long bits)   设置指定的格式标志位,返回旧的格式标志。
long setf(long bits,long field) 将field指定的格式标志位置为bits,返回旧的格式标志。
 long unsetf(long bits) 清除bits指定的格式标志位,返回旧的格式标志。
long fill(char c)  设置填充字符,缺省条件下是空格。
  char fill( )   返回当前填充字符。
int precision(int val)  设置精确度为val,控制输出浮点数的有效位,返回旧值。
int precision( ) 返回旧的精确度值。
int width(int val)      设置显示数据的宽度(域宽),返回旧的域宽。
int width( )  只返回当前域宽,缺省宽度为0。这时插入操作能按表示数据的最小宽度显示数据。 

预定义的操纵算子
    使用成员函数控制格式化输入输出时,每个函数调用需要写一条语句,尤其是它不能用在插入或提取运算符的表达式中,而使用操纵算子,则可以在插入和提取运算符的表达式中控制格式化输
入和输出。在程序中使用操纵算字必须嵌入头文件
iomanip.h

dec 十进制的输入输出
 hex 十六进制的输入输出
 oct   八进制的输入输出
ws   提取空白字符
 ends   输出一个nul字符
endl  输出一个换行字符,同时刷新流
flush 刷新流
resetiosflags(long) 请除特定的格式标志位
setiosflags(long) 设置特定的格式标志位
setfill(char) 设置填充字符
setprecision(int) 设置输出浮点数的精确度
 setw(int) 设置域宽格式变量

其它流函数

错误处理
    在对一个流对象进行I/O操作时,可能会产生错误。当错误发生时,错误的性质被记录在ios类的一个数据成员中。
ios类中定义的描述错误状态的常量:

goodbit  没有错误,正常状态  eofbit 到达流的结尾   
failbit I/O操作失败,清除状态字后,可以对流继续进行操作。
badbit 试图进行非法操作,清除状态字后,流可能还可以使用。
hardfail 致命错误,不可恢复的错误。

ostream类的成员函数
流的其它成员函数可以从流中读取字符或字符串,对流进行无格式化的输入 输出操作,以及直接控制对流的I/O操作。

返回类型 ios类的成员 描      述
ostream* tie(ostream*)    将当前流与指定的输出流连接起来。每当需要 读取当前流时,连接的流会自动刷新。C++流库已用cin.tie(cout)将输入流与输出流连接起来。要取消与输出流的连接可采用is.tie(0)
ostream* tie( ) 返回指向连接流的指针


返回类型 ostream类的成员 描      述
ostream& put(char ch) 向流中输出一个字符ch,不进行任何转换
ostream& write(char*,int) 向流中输出指定长度的字符串,不进行转换
ostream&  flush( ) 刷新流,输出所有缓冲的但还未输出的数据
ostream& seekp(streampos) 移动流的当前指针到给定的绝对位置
ostream& seekp(sereamoff,seek_dir) 流的当前指针类似与文件的当前指针
streampos teelp( ) 返回流的当前指针的绝对位置

istream类的成员函数

返回类型 istream类的成员 描        述
int get( ) 读取并返回一个字符
istream& get(char&c) 读取字符并存入c中
istream& get(char*ptr,int len,char delim='') 读取指定的字符到缓冲区中,直到遇到指定的分界符为止,分界符不填入缓冲区。
istream& getline(char*ptr,int len,char delim='') 与get(char*ptr,int len,chardelim ='') 类似,但将分界符填入缓冲区。
istream&  putback( ) 将最近读取的字符放回流中
istream& read(char*,int) 读取规定长度的字符串到缓冲区中
int peek( )  返回流中下一个字符,但不移动文件指针
istream& seekg(streampos) 移动当前指针到一绝对地址
istream&  seekg(streampos,seek_dir) 移动当前指针到一相对地址
streampos tellg( ) 返回当前指针
istream& ignore(int n=1,delim=EOF) 跳过流中几个字符,或直到遇到指定的分界符为止

附:以16进制形式打印内存数据:

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;

void foo( const void* buf, size_t len )
{
    const unsigned char* p = (const unsigned char*)buf;
    for( size_t i=0; i<len; ++i )
    {
        cout << setfill('0') << setw(2) << uppercase << hex << (unsigned)p[i] << ' ';
    }
    cout << endl;
}

int main( void )
{
    char *test1 = "\x00\x01\x10\xFF";
    foo( test1, 4 );

    double  test2 = 123.456;
    foo( &test2, 8 );

   return 0 ;
};

输出:

00 01 10 FF

77 BE 9F 1A 2F DD 5E 40

 

补充(2008-11-06):

每一个iostream库对象都维护了一个格式状态(format state),它控制格式化操作的细节,比如整型值的进制基数或浮点数值的精度。C++为程序员提供了一组预定义的操纵符,可用来修改一个对象的格式状态。
操纵符被应用在流对象上的方式,就好像它们是数据一样。但是,操纵符不导致读写数据,而是修改流对象的内部状态。例如,缺省情况下,true值的bool对象被写成整数值1:

#include <iostream>

int main()
{
  bool illustrate = true;;
  cout << "bool object illustrate set to true: "
    << illustrate << '\n';
}

为了修改cout,使它能够把illustrate显示为true,我们应用boolalpha操纵符:

#include <iostream>

int main()
{
  bool illustrate = true;;
  cout << "bool object illustrate set to true: ";

  // 改变cout的状态
  // 用字符串true和false输出bool值
  cout << boolalpha;
  cout << illustrate << '\n';
}

因为操纵符被应用之后,仍然返回原来被应用的流对象,所以我们可以把它的应用与数据的应用连接起来(或者与其他操纵符的应用连接起来)。下面是重写之后的小程序,它混合了数据和操纵符:

#include <iostream>

int main()
{
  bool illustrate = true;
  cout << "bool object illustrate: "
      << illustrate
      << "\nwith boolalpha applied: "
      << boolalpha << illustrate << '\n';

  // ...
}

像这样,把操纵符和数据混合起来容易产生误导作用。应用操纵符之后,不只改变了后面输出值的表示形式,而且修改了ostream的内部格式状态。在我们的例子中,整个程序的余下部分都将把bool值显示为true或false。
为了消除对cout的修改,我们必须应用noboolalpha操纵符:

cout << boolalpha   // 设置cout的内部状态
  << illustrate
  << noboolalpha // 解除cout内部状态

我们将会看到,许多操纵符都有类似的“设置/消除(set/unset)”对 。
缺省情况下,算术值以十进制形式被读写。程序员可以通过使用hex、oct和dec操纵符,把整数值的进制基数改为八进制或十六进制,或改回十进制(浮点值的表示不受影响)。例如:

#include <iostream>
int main()
{
int ival = 16;
double dval = 16.0;

cout << "ival: " << ival
  << " oct set: " << oct << ival << "\n";

cout << "dval: " << dval
  << " hex set: " << hex << dval << "\n";

cout << "ival: " << ival
  << " dec set: " << dec << ival << "\n";
}

编译并执行程序,产生下列输出:

ival: 16 oct set: 20
dval: 16 hex set: 16
ival: 10 dec set: 16
我们这个程序的一个问题是,我们在看到一个值的时候无法知道它的进制基数。例如,20是真正的20,还是16的八进制表示?操纵符showbase可以让一个整数值在输出时指明它的基数,形式如下:
1.0x开头表明是十六进制数(如果希望显示为大写字母,则可以应用uppercase操纵符;为了转回小写的x,我们可以应用nouppercase操纵符)。
2.以0开头表示八进制数。
3.没有任何前导字符,表示十进制数。
下面是用showbase改写过的程序:

#include <iostream>
int main()
{
  int ival = 16;
  double dval = 16.0;

  cout << showbase;

  cout << "ival: " << ival
      << " oct set: " << oct << ival << "\n";

  cout << "dval: " << dval
      << " hex set: " << hex << dval << "\n";

  cout << "ival: " << ival << " dec set: "
      << dec << ival << "\n";

  cout << noshowbase;
}

下面是修改后的输出:

ival: 16 oct set: 020
dval: 16 hex set: 16
ival: 0x10 dec set: 16

noshowcase操纵符重新设置cout,使它不再显示整数值的进制基数。
缺省情况下,浮点值有6位的精度。这个值可以用成员函数precision(int)或流操纵符setprecision()来修改(若使用后者,则必须包含iomanip头文件)。precision()返回当前的精度值。例如:

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <math.h>

int main()
{
  cout << "Precision: "
      << cout.precision() << endl
      << sqrt(2.0) << endl;

  cout.precision(12);
  cout << "\nPrecision: "
  << cout.precision() << endl
  << sqrt(2.0) << endl;

  cout << "\nPrecision: " << setprecision(3)
  << cout.precision() << endl
  << sqrt(2.0) << endl;

  return 0;
}

编译并执行程序,产生以下输出:

Precision: 6
1.41421

Precision: 12
1.41421356237

Precision: 3
1.41

带有一个实参的操纵符,比如前面见到的setprecision()和setw(),要求包含iomanip头文件:
#include <iomanip>
我们的例子没有说明setprecision()的两个更深入的方面:1)整数值不受影响,2)浮点值被四舍五入而不是被截取。因此当精度为4时,3.14159变成3.142,精度为3时变成3.14。
缺省情况下,当小数部分为0时,不显示小数点。例如:
cout << 10.00
输出为
10
为了强制显示小数点,我们使用showpoint操纵符:

cout << showpoint
  << 10.0
  << noshowpoint << '\n';

noshowpoint操纵符重新设置缺省行为。
缺省情况下,浮点值以定点小数法显示。为了改变为科学计数法,我们使用scientific操纵符。为了改回到定点小数法,我们使用fixed操纵符:

cout << "scientific: " << scientific
  << 10.0
  << "fixed decimal: " << fixed
  << 10.0 << '\n';

这产生

scientific: 1.0e+01
fixed decimal: 10

如果希望把‘e’输出为‘E’,我们可以使用uppercase操纵符。要转回小写字母,我们使用nouppercase操纵符。(uppercase操纵符不会使所有字母字符都显示为大写!)。
缺省情况下,重载的输入操作符跳过空白字符(空格、制表符、换行符、走纸、回车)。已知序列

a b c
d

循环

char ch;
while ( cin >> ch )
    // ...

执行四次,以读入从a到d的四个字符,跳过中间的空格、可能的制表符和换行符。操纵符noskipws使输入操作符不跳过空白字符:

char ch;
cin >> noskipws;
while ( cin >> ch )
    // ...
cin >> skipws;

现在while循环需要迭代七次,才能读入字符a到d。为了转回到缺省行为,我们在cin上应用操纵符skipws。
当我们写
cout << "please enter a value: ";
文字字符串被存储在与cout相关联的缓冲区中。有许多种情况可以引起缓冲区被刷新——即,清空——在我们的例子中,也就是将缓冲区写到标准输出上:
1.缓冲区可能会满,在这种情况下,它必须被刷新,以便读取后面的值。
2.我们可通过显式地使用flush、ends或endl操纵符来刷新缓冲区。

// 清空缓冲区
cout << "hi!" << flush;

// 插入一个空字符然后刷新缓冲区
char ch[2]; ch[0] = 'a'; ch[1] = 'b';
cout << ch << ends;

// 插入一个换行符然后刷新缓冲区
cout << "hi!" << endl;

3.unitbuf,一个内部的流状态变量,若它被设置,则每次输出操作后都会清空缓冲区。
4.一个ostream对象可以被捆绑到一个istream上,在这种情况下,当istream从输入流读取数据时,ostream的缓冲区就会被刷新。cout被预定义为“捆绑”在cin上:
cin.tie( &cout );
语句
cin >> ival;
使得与cout相关联的缓冲区被刷新。
一个ostream对象一次只能被捆绑到一个istream对象上,为了打破现有的捆绑,我们可以传递一个实参0。例如:

istream is;
ostream new_os;

// ...

// tie() 返回现有的捆绑
ostream *old_tie = is.tie();

is.tie( 0 ); // 打破现有的捆绑
is.tie( &new_os ); // 设置新的捆绑

// ...

is.tie( 0 ); // 打破现有的捆绑
is.tie( old_tie ); // 重新建立原来的捆绑

我们可以用setw()操纵符来控制数字或字符串值的宽度。例如程序

#include <iostream>
#include <iomanip>

int main()
{
  int ival = 16;
double dval = 3.14159;

cout << "ival: " << setw(12) << ival << '\n'
    << "dval: " << setw(12) << dval << '\n';
}

产生以下输出:

ival:       16
dval:     3.14159

第二个setw()是必需的,因为不像其他操纵符,setw()不修改ostream对象的格式状态。
要想使输出的值左对齐,我们可以应用left操纵符(通过right操纵符可以重新设回到缺省状态)。如果我们希望产生

  16
-   3

我们可以应用internal操纵符,它使得正负符号左对齐,而值右对齐,中间添加空格。如果希望用其他字符填充中间的空白,则可以应用setfill()操纵符。
cout << setw(6) << setfill('%') << 100 << endl;
产生
%%%100
预定义的所有操纵符都被列在表20.1中。

操 纵 符 含     义
boolalpha 把true 和 false 表示为字符串
*noboolalpha 把true 和 false 表示为0、1

showbase 产生前缀,指示数值的进制基数
*noshowbase 不产生进制基数前缀

showpoint 总是显示小数点
*noshowpoint 只有当小数部分存在时才显示小数点
Showpos 在非负数值中显示 +
*noshowpos 在非负数值中不显示 +

*skipws 输入操作符跳过空白字符
noskipws 输入操作符不跳过空白字符

uppercase 在十六进制下显示 0X , 科学计数法中显示E
*nouppercase 在十六进制下显示 0x, 科学计数法中显示e

*dec 以十进制显示
hex 以十六进制显示
oct 以八进制显示

left 将填充字符加到数值的右边
right 将填充字符加到数值的左边

续表
操 纵 符 含     义
Internal 将填充字符加到符号和数值的中间

*fixed 以小数形式显示浮点数
scientific 以科学计数法形式显示浮点数

flush 刷新ostream缓冲区
ends 插入空字符,然后刷新ostream缓冲区
endl 插入换行符,然后刷新ostream缓冲区
ws “吃掉” 空白字符

// 以下这些要求 #include <iomanip>
setfill( ch ) 用ch填充空白字符
setprecision( n ) 将浮点精度设置为 n
setw( w ) 按照w个字符来读或者写数值
setbase( b ) 以进制基数 b 输出整数值
* 表示缺省的流状态

iostream库是强类型的。例如,试图从一个ostream读数据,或者写数据到一个istream,都会在编译时刻被捕获到,并标记为类型违例。例如,已知下列声明

#include <iostream>
#include <fstream>
class Screen;

extern istream& operator>>( istream&, const Screen& );
extern void print( ostream& );
ifstream inFile;

下面的两条语句都将导致编译时刻类型违例:

int main()
{
  Screen myScreen;

  // 错误:期望一个 ostream&
  print( cin >> myScreen );

  // 错误:期望 >> operator
  inFile << "error: output operator";
}

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