C++_IO与文件3-用cin进行输入

接下来讨论的是如何给程序提供数据？

cin对象将标准输入表示为字节流。

通常情况下是通过键盘来生成这种字节流

cin对象根据接收值得变量类型，使用其方法将字符序列转换为所需的类型。

cin>>value_holder;

cin解释输入的方式取决于value_holder的数据类型；value_holder为存储输入的内存单元；

istream类重载了抽取运算符>>，使之能够识别下面这些基本类型；

signed char &; unsigned char &；

char &; short &; ...

典型的运算符函数的原型如下：

istream & operator>>(int &);

参数和返回值都是引用。引用参数意味着下面这样的语句将导致operator>>()函数处理变量staff_size本身，而不是像常规参数那样处理它的副本；

cin >> staff_size；

每个抽取运算符都返回调用对象的引用，这使得能够将输入拼接起来，就像拼接输出那样：

char name[20];

float fee;

int group;

cin>>name>>fee>>group;

=====================================================

一、cin>>如何检查输入

不同版本的抽取运算符查看输入流的方法是相同的。

它们跳过空白，直到遇到非空白字符。

空白字符（空格、换行符、制表符）；

例如对于下面的代码:

int elevation;

cin >>elevation;

假设输入下面的字符：

-123Z

运算符将读取字符 - 、1、2和3；因为它们都是整数的有效部分；但Z不是有效字符。

因此输入中最后一个可接受的字符是3。Z将留在输入流中。下一个cin语句将从这里开始读取。

与此同时，运算符将字符序列-123转换为一个整数值，并将它赋给elevation。

输入有时候并不能满足要求，例如输入的是Zcar，而不是-123Z。在这种情况下，抽取运算符将不会修改elevation的值，并返回0；

返回值false让程序能够检查输入是否满足要求。

//check_it.cpp  -- checking for valid input
#include<iostream>  


int main()
{
    using namespace std;
    cout<<"Enter numbers: ";
    
    int sum = 0;
    int input;
    
    while(cin>>input)
    {
        sum += input;
    }
    
    cout<<"Last value entered = "<<input<<endl;
    cout<<"Sum = "<< sum <<endl;
    return 0;
}

运行结果：

Enter numbers: 200
10 -50 -123Z 60
Last value entered = -123
Sum = 37

分析：

由于输入是被缓冲的，因此通过键盘输入的第二行在用户按下回车键之前，是不会被发送给程序的。

然而，循环在字符Z处停止了对输入的处理，因此它不与任何一种浮点格式匹配。

输入与预期不匹配反过来讲导致表达式cin>>input的结果为false，因此while循环被终止。

=====================================================

二、流状态

接下来进一步讨论不适当的输入会带来什么后果；

cin或cout对象包含一个描述流状态（stream state）的数据成员。

流状态有3个ios_base元素组成：eofbit、badbit、failbit；

流状态被定义为iostate类型，是一种bitmask类型；

当全部3种状态被设置为0时，说明一切顺利；

当cin操作到达文件末尾时，它将设置eofbit；

当cin操作未能读到预期的字符时，它将设置为failbit；

在一些无法诊断的失败破坏流时，badbit元素将被设置failbit；

1、设置状态

下面介绍两种方法——clear()和setstate()很相似；

clear();               //这样的调用将使用默认参数0，这将清除全部3个状态位（eofbit、badbit、failbit）；

clear(eofbit);      //这将会设置eofbit位，同时另外两个状态位被清除；

setstate()方法只影响其参数中已被设置的位。

setstate(eofbit)   //只会影响eofbit，而不会影响其他位；

为什么需要重新设置位状态？

　　这取决于程序需要执行的任务；

2、I/O和异常

cin.exceptions(badbit);  //如果badbit位被设置，将引发异常；

cin.exceptions(badbit|eofbit);  //如果badbit或eofbit被设置，将引发异常； 

下面的程序，能够在failbit被设置时引发并捕获异常；

//cinexcp.cpp  -- having cin throw an exception
#include<iostream>  
#include<exception>

int main()
{
    using namespace std;
    cin.exceptions(ios_base::failbit);
    cout<<"Enter numbers: ";
    
    int sum = 0;
    int input;
    try{
        while(cin>>input)
        {
            sum += inputs;
        }
    }catch(ios_base::failure & bf)
    {
        cout<<bf.what()<<endl;
        cout<<"O! the error!
":
    }

    cout<<"Last value entered = "<<input<<endl;
    cout<<"Sum = "<< sum <<endl;
    return 0;
}

运行结果：

Enter numbers: 20 30 40 pi 6

ios_base failure in clear

O! the horror!

Last value entered = 40.00

Sum = 90.00

3、流状态的影响

设置流状态可以有非常重要的后果：流将对后面的输入或输出关闭，直到位被清除；

 

如果希望程序在流状态位被设置后能够读取后面的输入，就必须将流状态重置为良好。

这可以通过调用clear()方法来实现；

while(cin>>input)

{

　　sum += input;

}

cout<<"Last value entered = "<<input<<endl;

cout<<" Sum = "<<sum<<endl;

cout<<"Now enter a new number: ";

cin.clear();  //reset stream state

while(!isspace(cin.get()))

　　continue;

cin>>input;   //will work now

注意这还不足以重新设置流状态。导致输入循环终止的不匹配输入仍留在输入队列中，程序必须跳过它。

一种方法是一直读取字符，直到到达空白为止；

isspace()函数是一个cctype函数，它在参数是空白字符时返回true。

另一种方法是丢弃行中的剩余部分，

while(cin.get() != ' ')

　　continue;  //get rid rest of line

 

 

现在假设循环是由于到达文件尾或者由于硬件故障而终止的。

可以使用fail()方法检测假设是否正确，来修复问题。

fail()在failbit或eofbit被设置时返回true。因此代码必须排除这种情况；

while(cin>>input)

{

　　sum += input;

}

cout<<"Last value entered = "<<input<<endl;

cout<<" Sum = "<<sum<<endl;

if(cin.fail() && !cin.eof())

{

 

}

else  //else bail out

{

　　cout<<"I cannot go on! ";

　　exit(1);

}

cout<<"Now enter a new number:";

cin>>input;   //will work now

=====================================================

三、其他istream类方法

非格式化输入函数，因为它们只是读取字符输入，而不会跳过空白，也不进行数据转换；

　　函数get(char*, int, char)和getline(char*, int, char)在默认情况下读取整行而不是一个单词；

　　方法get(char &)和get(void)提供不跳过空白的单字符输入功能； 

1、单字输入

在使用char参数或没有参数的情况下，get()方法读取下一个输入字符，即使该字符是空格、制表符或换行符；

get(char & ch)版本将输入字符赋给其参数。

而get(void)版本将输入字符转换为整型（通常是int），并将其返回。

1）成员函数get(char &)

int ct = 0;

char ch;

cin.get(ch);

while(ch != ' ')

{

　　cout<<ch;

　　ct++;

　　cin.get(ch);

}

cout<<ct<<endl;

假设输入了 I C++ clearly.<Enter>

输出的结果是 I C++ clearly.

假设程序试图使用>>
int ct = 0;

char ch;

cin>>ch;

while(ch != ' ')

{

　　cout<<ch;

　　ct++;

　　cin>>ch;

}

cout<<ct<<endl;

则代码首先跳过空格，这样做将不考虑空格。因此相应的输出压缩为：

IC++clearly.

这里有个很糟糕的情况，抽取运算符跳过了换行符，因此代码不会将换行符赋给ch，所以while循环测试将不会终止；

get(char &)成员函数返回一个指向用于调用它的istream对象的引用，这意味着可以拼接get(char &)后面的其他抽取：

char c1,c2,c3;

cin.get(c1).get(c2)>>c3;

首先cin.get(c1)将第一个输入字符赋给c1，并返回调用对象——cin.

这样代码缩为cin.get(c2)>>c3，它将第二个输入字符赋给c2.该函数调用返回cin，将代码缩为cin>>c3。

这将把下一个非空白字符赋给c3。因此c1和c2的值最后为空格，但c3不是。

如果cin.get(char &)到达文件尾——无论是真正的文件尾还是模拟尾。它都不会给参数赋值了。也就是说到达文件尾时，没有值可以赋给参数了。

char ch;

while(cin.get(ch))

{

　　//process input

} 

只要存在有效输入，cin.get(ch)的返回值都是cin,此时判定结果为true，因此循环将继续。

到达文件尾时，返回值判定为true，循环终止。

2) 成员函数get(void) 

get(void)使用返回值的形式来将输入传递给程序。

可以这样使用它：

int ct = 0;

char ch;

ch = cin.get();

while(ch != ' ')

{

　　cout<<ch;

　　ct++;

　　ch = cin.get();

}

cout<<ct<<endl;

get(void)成员函数的返回类型为int，这使得下面的代码是非法的：

char c1, c2, c3;

cin.get().get()>>c3; //not valid

到达文件尾后，cin.get(void)都将返回值EOF——头文件提供的iostream提供的一个符号常量。

int ch;

while((ch = cin.get()) != EOF)

{

　　//process input

}

2、采用哪种单字输入形式

假设可以选择>>、get(char &)、get(void)，应该使用哪一种呢？

首先应该确定是否希望跳过空白。

如果跳过空白更加方便，则使用抽取运算符>>；

如果希望程序检查每个字符，请使用get()方法。

3、字符串输入：getline()、get()和ignore()

istream & get(char *, int, char);

istream & get(char *, int);

istream & getline(char *, int, char);

istream & getline(char *, int);

　　第一个参数哟用于防止输入字符串的内存单元的地址；第二个参数比要读取的最大字符数大1；第三个参数指定用作分界符的字符；

例如，下面的代码将字符输入读取到字符数组line中：

char line[50];

cin.get(line,50);

cin.get()函数在到达第49个字符或遇到换行符后停止将输入读取到数组中。

get()和getlne()的区别在于；get()将换行符留在输入流中，那么接下来的输入操作首先看到的将是换行字符。而getline()抽取并丢弃输入流中的换行符。

第三个参数的用法，遇到分界符后，输入将停止，即使还未读取到最大数目的字符。

默认情况下，get()将分界字符留在输入队列中，getline()不保留。

//get_fun.cpp  -- using get() and getline()
#include<iostream>  
const int Limit = 255;

int main()
{
    using std::cout;
    using std::cin;
    using std::endl;

    char input[Limit];
    cout<<"Enter a string for getline() processing:
";
    cin.getline(input, Limit, '#');
    cout<<"Here is your input: ";
    cout<<input<<"
Done with phase 1
";

    char ch;
    cin.get(ch);
    cout<<"The next input character is "<<ch<<endl;
    
    if(ch != '
')
        cin.ignore(Limit, '
');
    
    cout<<"Enter a string for get() processing:
";
    cin.get(input, Limit, '#');
    cout<<"Here is your input:
";
    cout<<input<<"
Done whti phase 2
";
    
    return 0;
}

运行结果：

Enter a string for getline() processing:

Please pass

me a #3 melon!

Here is your input:

Please pass

me a 

Done with phase 1

The next input character is 3

Enter a string for get() processing:

I still

want my #3 melon!

Here is your input:

I still

want my

Done with phase 2

The next input character is #

其中的cin.ignore(Limit, ' ');  这个函数调用将读取并丢弃接下来的255个字符直到到达第一个换行符；

看下原型：

istream & ignore(int = 1, int = EOF);

默认参数值EOF导致igonre()读取指定数目的字符或读取到文件尾。

该函数返回调用对象，这使得能够拼接函数调用；

cin.ignore(255, ‘ ’).ignore(255, ' ');

其中，第一个调用读取并丢弃一行，第二个调用读取并丢弃一行。因此一共读取了两行；

 

4、意外字符串输入

get(char* , int)和getline()的某些输入形式将影响流状态。

这两个函数在遇到文件尾时，将设置eofbit；

遇到流破坏时，将设置badbit；

另外两种情况是，无输入以及输入到达或超过函数调用指定的最大字符数。 

如果不能抽取字符，它将把空值字符放置到输入字符串中，并使用setstate()设置failbit。

什么时候不能抽取字符：1）输入方法到达了文件尾；2）输入了空行

输入空行并不会导致getline()设置failbit。这是因为getline()仍将抽取换行符，虽然不会存储它。

如果希望getline()在遇到空行时终止循环，可以这样编写：

char temp[30];

while(cin.getline(temp,80)  && temp[0] != '')  //terminate on empty line

如果输入队列中的字符数超过了输入方法中指定的最大字符数；

如果读取了最大字符数，并且下一个字符不是换行符，则设置failbit；

接下来看一下get(char * int)方法：

它首先读取字符数，然后测试是否为文件尾以及下一个字符是否是换行符。

提供它读取了最大数目的字符，则不设置failbit标记；

可以用peek()查看下一个输入字符，如果是换行符，则说明已经读取了整行；如果不是换行符，则说明get()在到达行尾前停止；

getline()不适合使用peek()方法，是因为getline()读取并丢弃了换行符；

如果使用get()，则可以知道是否读取了一整行；

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四、其他istream方法

其他istream方法还包括read()、peek()、gcount()和putback()。

read()函数读取指定数目的字节，并将它们存储在指定的位置中。

char gross[144];

cin.read(gross, 144);

这段代码从标准输入中读取144个字节，并将它们存储在gross数组中；

注意read()不会在输入后面加上空值字符，因此不能将输入转换为字符串；

read()方法不是为键盘而设计的，它与ostream write()函数配合使用，来完成文件输入和输出；

该方法的返回类型为istream &，因此可以像下面这样将它拼接起来：

char gross[144];

char score[20];

cin.read(gross, 144).read(score, 20);

peek()函数返回输入中的下一个字符，但不抽取输入流中的字符。

可以用peek()查看输入流中的下一个字符，以此来判断是否继续读取：

char great_input[80];

char ch;

int i = 0;

while(ch = cin.peek() != ' . '  && ch != ' ')

　　cin.get(great_input[i++]);

great_input [i] = '';

gcount()方法返回最后一个非格式化抽取方法读取的字符数。

这指的是有get()、getline()、ignore()、read()方法读取的；

putback()函数将一个字符插入到输入字符串中

putback()方法接受一个char参数——要插入的字符，其返回类型是istream &；这使得可以将该函数调用与其他istream方法拼接起来；

被插入的字符是下一条输入语句读取的第一个字符。

//peeker.cpp  -- some istream methods
#include<iostream>  

int main()
{
    using std::cout;
    using std::cin;
    using std::endl;

//read and echo input up to a # character
    char ch;
    
    while(cin.get(ch))  //terminate on EOF
    {
        if(ch != '#')
            cout<<ch;
        else
        {
            cin.putback(ch); //reinsert character
            break;
        }
    }
    
    if(!cin.eof())
    {
        cin.get(ch);
        cout<<endl<<ch<<" is next input character.
";
    }
    else
    {
        cout<<"End of file reached.
";
        std::exit(0);
    }
    
    while(cin.peek() != '#')  // look ahead
    {
        cin.get(ch);
        cout<<ch;
    }
    
    if(!cin.eof())
    {
        cin.get(ch);
        cout<<endl<<ch<<" is next input character.
";
    }
    else
        cout<<"End of file reached.
";
    return 0;
}

运行结果：

I used a #3 pencil when I should have used a #2.

I used a

# is next input character.

3 pencil when I should have used a 

# is next input character.

//truncate.cpp  -- using get() to truncate input line, if necessary
#include<iostream>  
const int SLEN = 10;
inline void eatline() {while (std::cin.get() != '
') continue;}

int main()
{
    using std::cout;
    using std::cin;
    using std::endl;

    char name[SLEN];
    char title[SLEN];
    cout<<"Enter your name: ";
    cin.get(name,SLEN);
    
    if(cin.peek() != '
')
        cout<<"Sorry, we only have enough room for "<<name<<endl;
    eatline();
    
    cout<<"Dear"<<name<<", enter your title: 
";
    cin.get(title, SLEN);
    if(cin.peek() != '
')
        cout<<"We were forced to truncate your title.
";
    eatline();
    cout<<"Name: "<<name<<"
Title: "<<title<<endl;
    
    return 0;
}

运行结果：
Enter your name: Ella Fishsniffer

Sorry, we only have enough room for Ella Fish

Dear Ella Fish, enter your title:

Executive Adjunct

We were forced to truncate your title.

 Name: Ella Fish

Title: Executive

注意，下面的代码确定第一条输入语句是否读取了整行：

while(com.get() != ' ') continue;