Прапори формату

Кожен потік вводу - виводу пов'язаний з набором прапорів формату (format flags), які управляють способом форматування інформації і є бітовими масками. Ці маски оголошені в класі ios як дані переліку fmtflags:

 

adjustfield	floatfield	right	skipws
basefield	hex	scientific	unitbuf
boolalpha	internal	showbase	uppercase
dec	left	showpoint
fixed	oct	showpos

 

Всі ці значення оголошені в класі ios і необхідні для установки або очистки прапорів формату.

Коли для потоку встановлений прапор skipws, початкові невидимі символи (пробіли, табуляції і символи нового рядка) при вводі інформації відкидаються. Коли прапор skipws скинутий, невидимі символи не відкидаються.

Коли встановлений прапор left, відбувається вирівнювання виводу по лівому краю. Коли встановлений прапор right, здійснюється вирівнювання виводу по правому краю. Коли встановлений прапор internal, для заповнення поля виводу здійснюється вставка пробілів між всіма цифрами і знаками числа. Якщо всі ці прапори не встановлені, то за умовчанням використовується вирівнювання по правому краю.

За умовчанням числові значення виводяться в десятковій системі числення. Проте основу системи числення можна поміняти. Установка прапора oct приведе до того, що вивід здійснюватиметься у вісімковій системі числення, а установка прапора hex — в шіснадцятковій. Щоб повернутися до десяткової системи числення, потрібно встановити прапор dec.

Установка прапора showbase веде до виводу основи системи числення. Наприклад, шіснадцяткове значення 1F з цим прапором буде виведено як 0x1F.

За умовчанням при виводі значень в науковій нотації символ "e" виводиться в нижньому регістрі. Окрім цього, при виводі шіснадцяткового значення символ "x" теж виводиться в нижньому регістрі. При установці прапора uppercase ці символи виводяться у верхньому регістрі. Установка прапора showpos приводить до виводу знаку + перед позитивними значеннями.

Установка прапора showpoint веде до появи десяткової крапки і подальших нулів при виводі будь-яких значень з плаваючою крапкою. При установці прапора scientific числа з плаваючою крапкою виводяться в науковій нотації. При установці прапора fixed числа з плаваючою крапкою виводяться у звичайній нотації. Якщо жоден з цих прапорів не встановлений, компілятор сам вибирає відповідний спосіб виводу.

Якщо встановлений прапор unitbuf, то внутрішній буфер системи вводу – виводу очищується (flush) після кожної операції вставки (<<).

При встановленому прапорі boolalpha значення логічного типу виводяться у вигляді ключових слів true і false.

Одночасно на всі поля, визначені з прапорами oct, dec і hex, можна послатися за допомогою прапора basefield.

Аналогічно на поля, визначені прапорами left, right та internal, можна послатися за допомогою прапора adjustfield.

І, нарешті, на поля з прапорами scientific і fixed можна послатися за допомогою прапора floatfield.

9.3.2 Функції установки| і очистки прапорів формату setf() та unsetf()

Для установки прапорів формату використовується функціяsetf(). Ця функція є членом класу ios. Її основний формат (профіль) наступний:

 

fmtflags setf(fmtflags flags);

 

Ця функціяповертає попередні установки прапорів формату і встановлює нові, задані значенням flags. Значення решти всіх прапорів не змінюються.

Наприклад, для установки прапора showpos можна скористатися наступною інструкцією:

 

потік.setf (ios::showpos);

 

Тут слово потік перед крапкою повинно бути замінено ідентифікатором потоку (cin, cout, cerr або clog), для якого встановлюється прапор showpos.

Оскільки прапор showpos — це константа з переліку класу ios, необхідно поставити перед прапором showpos ім'я класу та оператор розширення області видимості. Якщо цього не зробити, константа showpos просто не буде розпізнана компілятором.

Важливо розуміти, що функціяsetf() є членом класу ios і впливає на створені на базі цього класу потоки вводу - виводу. Тому будь-який виклик функції setf() робиться щодо конкретного потоку, який є об'єктом класу, похідного від ios.

Не можна викликати функцію setf() саму по собі. Іншими словами, в C++ немає поняття глобального стану формату. Кожен потік вводу - виводу підтримує власну інформацію про стан формату.

Замість повторних викликів функції setf() в одному виклику можна встановити відразу декілька прапорів. Для об'єднання необхідних прапорів потрібно використовувати оператор порозрядної диз'юнкції “|”. Наприклад, в наступному виклику функції setf() для потоку cout встановлюються прапори showbase і hex:

 

cout.setf(ios::showbase | ios::hex);

 

Зворотною по дії до функції setf() є функціяunsetf(). Ця функція-член класу ios очищає один або декілька прапорів формату. Нижче показаний її основний формат:

 

void unsetf(fmtflags flags);

 

Прапори, задані параметром flags, очищаються. Решта прапорів залишається без змін.

У прикладі нижче показано, як встановити декілька прапорів формату:

 

#include <iostream>

using namespace std;

int main()

{

// вивід з використанням установок за умовчанням

cout << 123.23 << " це не є " << 100 << 'n';

cout << 10 <<' ' << -10 << 'n';

cout << 100.0 << 'n';

// тепер міняємо формат

cout.unsetf(ios::dec);

cout.setf(ios::hex | ios::scientific);

cout << 123.23 << " це не є " << 100 << 'n';

cout.setf(ios::showpos);

cout << 10 << ' ' << -10 << 'n';

cout.setf(ios::showpoint | ios::fixed);

cout << 100.0;

return 0;

}

 

Після виконання програми на екран виводиться наступне:

 

123.23 це не є 100

10 -10

1.232300е+02 це не є 64

а fffffff6

+100.000000

 

Прапор showpos впливає тільки на вивід десяткових значень. Він не впливає на число 10, коли воно виводиться в шіснадцятковій системі числення.

9.3.3 Функція читання і установки| всіх прапорів формату flags()

Оскільки функції setf() і unsetf() міняють стан одного або декількох окремих прапорів, в клас ios включена функція-член flags(), яка просто повертає поточний стан прапорів формату. Вона дає можливість програмі дізнатися поточний стан всіх прапорів і при цьому нічого не міняє. Нижче показаний прототип цієї функції:

 

fmtflags flags();

 

Функція flags() має і другий перевантажений варіант, який дозволяє встановити всі, пов'язані з потоком вводу – виводу, прапори формату. Прапори задаються в аргументі функції f. Нижче показаний прототип цього варіанту функції:

 

fmtflags flags(fmtflags f) ;

 

При використанні цього варіанту функції flags() бітовий шаблон f копіюється у змінну для зберігання прапорів формату, пов'язаних з потоком; при цьому перезаписується весь попередній набір прапорів. Функція повертає попередні установки прапорів формату.

В наступній програмі проілюстрована робота другого варіанту функції flags():

 

int main()

{

// встановлюються прапори showpos, showbase, oct і right;

// інші очщуються

ios::fmtflags f = ios::showpos | ios::showbase | ios:: oct | ios::right;

cout.flags(f); // установка прапорів

return 0;

}

 

Спочатку, встановлюючи прапори showpos, showbase, oct і right, створюється маска прапорів в оголошеній змінній f. Потім за допомогою функції flags() маска заміняє значення змінної прапорів для потоку виводу cout.

9.3.4 Функції width(), precision() і fill()

Окрім прапорів формату і функцій для роботи з ними в класі ios визначені ще три додаткові функції-члена. Ці функції встановлюють наступні параметри формату: ширину поля, точність і символ заповнення. Цими функціями є, відповідно, функції width(), precision() і fill().

За умовчанням при виводі будь-якого значення воно займає стільки позицій, скільки символів виводиться. Проте за допомогою функції width() можна задати мінімальну ширину поля. Нижче показаний прототип цієї функції:

 

streamsize width (streamsize w);

 

Ширина поля задається аргументом w, а функціяповертає попередню ширину поля. Тип даних streamsize оголошений в заголовному файлі <iostream> як одна з форм цілого.

Після установки мінімальної ширини поля, якщо для значення, яке виводиться, потрібне поле, менше заданої ширини, залишок поля заповнюється поточним символом заповнення (за умовчанням пробілом) так, щоб була зайнята вся ширина поля. Проте, якщо розмір значення, що виводиться, перевершує мінімальну ширину поля, буде зайнято стільки символів, скільки потрібно. Значення, що виводиться, не усікається.

За умовчанням при виводі значень з плаваючою крапкою точність рівна шести цифрам. Проте за допомогою функції precision() це число можна змінити. Нижче показаний прототип функції precision():

 

streamsize precision(streamsize p);

 

Точність (число цифр, що виводяться після крапки) задається параметром р, а повертає функціяпопереднє значення точності.

За умовчанням, якщо потрібно заповнити вільні поля, використовуються пробіли. Проте за допомогою функції fill() можна змінити символ заповнення. Нижче показаний прототип функції fill():

 

char fill(char ch);

 

Після виклику функції fill() символ ch стає новим символом заповнення, а функціяповертає попереднє значення символу заповнення.

У наступній програмі показано, як за допомогою описаних функцій управління форматуванням створити вирівняну таблицю аргументів, квадратних коренів і квадратів чисел від 2 до 20:

 

#include <iostream>

#include <cmath>

using namespace std;

int main()

{

double x;

cout.precision(4);

cout << "x sqrt(x) х^2nn";

for(x = 2.0; x <= 20.0; x++)

{

cout.width(7);

cout << x << " ";

cout.width(7);

cout << sqrt(x)<< " ";

cout.width(7);

cout << x*x << "n";

}

return 0;

}

 

Після виконання програми на екран буде виведено наступне:

 

x	sqrt(x)	x^2
	1.414
	1.732
4
	2.236
	2.449
	2.646
	2.828
	3.162
	3.317
	3.464
	3.606
	3.742
	3.873
	4.123
	4.243
	4.359
	4.472

9.3.5 Маніпулятори вводу - виводу

В системі вводу - виводу C++ є ще один спосіб форматування інформації. Цей спосіб припускає використання спеціальних функцій - маніпуляторів вводу - виводу (I/O manipulators). Маніпулятори вводу - виводу в деяких ситуаціях є зручнішими, ніж прапори і функції формату класу ios.

Маніпулятори вводу - виводу є спеціальними функціями формату вводу - виводу, які, на відміну від функцій — членів класу ios, можуть розташовуватися всередині інструкцій вводу - виводу. Стандартні маніпулятори перелічені в табл. 9.3.

 

Таблиця 9.3

Таблиця стандартних маніпуляторів вводу – виводу

Маніпулятор	Призначення	Ввід чи вивід
boolalpha	Установка прапору boolalpha	Ввід – вивід
dec	Установка прапору dec	Ввід – вивід
endl	Вивід символу нового рядка і очищення потоку	Вивід
ends	Вивід значення NULL	Вивід
fixed	Установка прапору fixed	Вивід
flush	Очищення потоку	Вивід
hex	Установка прапору hex	Ввід - вивід
internal	Установка прапору internal	Вивід
left	Установка прапору left	Вивід
noboolalpha	Очистка прапору boolalpha	Ввід - вивід
noshowbase	Очистка прапору showbase	Вивід
noshowpoint	Очистка прапору showpoint	Вивід
noshowpos	Очистка прапору showpos	Вивід
noskipws	Очистка прапору skipws	Ввід
nounitbuf	Очистка прапору unitbuf	Вивід
nouppercase	Очистка прапору uppercase	Вивід
oct	Установка прапору oct	Ввід - вивід
resetiosflags(fmtflags f)	Очистка прапорів, заданих параметром f	Ввід - вивід
right	Установка прапору right	Вивід
scientific	Установка прапору scientific	Вивід
setbase (int b)	Завдання основи системи числення b	Ввід - вивід
setfill(int ch)	Завдання символу заповнення ch	Вивід
setiosflags(fmtflags f)	Установка прапорів, заданих параметром f	Ввід - вивід
setprecision(int p)	Завдання кількості цифр точності, рівної р	Вивід
setw(int w)	Завдання ширини поля, рівної w позиціям	Вивід
showbase	Установка прапору showbase	Вивід
showpoint	Установка прапору showpoint	Вивід
showpos	Установка прапору showpos	Вивід
skipws	Установка прапору skipws	Ввід
unitbuf	Установка прапору unitbuf	Вивід
uppercase	Установка прапору uppercase	Вивід
ws	Пропуск початкових пробілів	Ввід

 

Як видно з таблиці, значна частина маніпуляторів вводу - виводу по своїх діях аналогічна відповідним функціям — членам класу ios.

Для доступу до маніпуляторів з аргументами, таким, наприклад, як функціяsetw(), необхідно включити в програму заголовок <iomanip>. У цьому заголовку немає необхідності при використанні маніпуляторів без аргументів.

Маніпулятори можна задавати всередині ланцюжка операцій вводу - виводу. Наприклад:

 

cout << oct << 100 << hex << 100;

cout << setw(10)<< 100;

 

Перша інструкція повідомляє потік cout про необхідність виводу цілих у вісімковій системі числення і виводить число 100 у вісімковій системі числення. Потім вона повідомляє потік вводу - виводу про необхідність виводу цілих у шіснадцятковій системі числення і далі здійснюється вивід числа 100 вже у шіснадцятковому форматі.

У другій інструкції встановлюється ширина поля рівна 10, і потім знову виводиться 100 в шіснадцятковому форматі.

Якщо маніпулятор використовується без аргументів (у даному прикладі таким є маніпулятор oct), дужки за ним не ставляться, оскільки це насправді адреса функції - маніпулятора, що передається перевантаженому оператору <<.

Якщо за допомогою маніпулятора потрібно встановити конкретні прапори формату, потрібно використовувати функцію setiosflags(). Цей маніпулятор реалізує ту ж функцію, що і функція-член setf().

Для очистки прапорів формату потрібно використовувати маніпулятор resetiosflags(). Цей маніпулятор еквівалентний функції-члену unsetf().

Як приклад програми, що використовує маніпулятори, нижче представлена інша версія програми, в якій на екран виводиться таблиця квадратів і квадратних коренів чисел від 2 до 20. У цій версії замість функцій-членів і прапорів формату використовуються маніпулятори вводу -виводу:

 

#include <iostream>

#include <iomanip>

#include <cmath>

using namespace std;

int main()

{

double x;

cout << setprecision(4);

cout << "x sqrt(x) х^2nn";

for(x = 2.0; x <= 20.0; x++)

{

cout << setw(7)<< x << " ";

cout << setw(7)<< sqrt(x)<< " ";

cout << setw(7)<< x*x << 'n';

}

return 0;

}

9.4 Файловий ввід – вивід

Розглянутий раніше консольний ввід – вивід і розглянутий тут файловий ввід – вивід тісно зв'язані один з одним. Фактично файловий ввід – вивід підтримується тією ж ієрархією класів, що і консольний ввід - вивід.

Для реалізації файлового вводу - виводу необхідно включити в програму заголовок <fstream>. У ньому оголошено декілька класів, включаючи класи ifstream, ofstream і fstream. Ці класи є похідними від розглянутих раніше класів istream та ostream, які в свою чергу є похідними від класу ios. Тому класи ifstream, ofstream та fstream також мають доступ до всіх методів і змінних, оголошених в класі ios.

9.4.1 Відкриття файлу

У мові C++ файл відкривається за допомогою його зв'язування з потоком. Є три типи потоків: вводу, виводу і вводу - виводу.

Перш ніж відкрити файл, потрібно, по-перше, створити потік. Для створення потоку вводу необхідно оголосити об'єкт класу ifstream. Для створення потоку виводу — об'єкт класу ofstream. Потоки, які реалізують одночасно ввід і вивід повинні оголошуватися як об'єкти класу fstream. Наприклад, в наступному фрагменті програми створюється один потік для вводу, один потік для виводу і ще один потік одночасно для вводу і для виводу:

 

ifstream in; // ввід

ofstream out; // вивід

fstream io; // ввід і вивід

 

Після створення потоку одним із засобів пов'язати його з файлом є функціяореn(). Ця функція є членом кожного з трьох потокових класів. Нижче приведені її прототипи для кожного класу:

 

void ifstream::open(const char *file_name,

openmode mode = ios::in);

void ofstream::open(const char *file_name,

openmode mode = ios::out | ios::trunc);

void fstream::open(const char *file_name,

openmode mode = ios::in | ios::out) ;

 

Тут file_name — ім'я файлу, в яке може входити і специфікатор путі до файлу. Аргумент mode задає режим відкриття файлу. Він повинен бути значенням типу openmode, яке є переліком, оголошеним в класі ios. Значення аргументу mode може бути одним з наступних:

 

ios::арр

ios::ate

ios::binary

ios::in

ios::out

ios::trunc

 

Можна об'єднати два або більше цих значень за допомогою оператора побітової диз'юнкції “|”.

Значення ios::app викликає відкриття файлу в режимі додавання в кінець файлу. Це значення може застосовуватися тільки до файлів, що відкриваються для виводу.

Значення ios::ate задає режим пошуку кінця файлу при його відкритті. Хоча значення ios::ate викликає пошук кінця файлу, проте, операції вводу - виводу можуть бути виконані в будь-якому місці файлу.

Значення ios::binary викликає відкриття файлу для роботи в двійковому режимі. За умовчанням всі файли відкриваються в текстовому режимі, в якому має місце перетворення деяких символів, наприклад, послідовність символів "повернення каретки"/"перевод рядка" перетворюється на символ нового рядка. Якщо ж файл відкривається в двійковому режимі, такі перетворення не виконуються. Треба мати на увазі, що будь-який файл, незалежно від того, що в ньому міститься — відформатований текст або необроблені дані — може бути відкритий як в текстовому, так і в двійковому режимі. Відмінність між ними тільки у відсутності або наявності згаданого символьного перетворення.

Значення ios::in задає режим відкриття файлу для вводу.

Значення ios::out задає режим відкриття файлу для виводу.

Значення ios::trunc приводить до знищення вмісту раніше існуючого файлу з тією ж назвою і усіканню його до нульової довжини. При створенні потоку виводу за допомогою цього ключового слова будь-який раніше існуючий файл з тим же ім'ям автоматично усікається до нульової довжини.

В наступному фрагменті програми для виводу відкривається файл test:

 

ofstream mystream;

mystream.open("test");

 

В даному прикладі аргумент функції ореn() mode за умовчанням встановлюється у значення, відповідне типу потоку, що відкривається, тому немає необхідності вказувати його явно.

Якщо виконання функції ореn() завершується з помилкою, використання потоку в логічному виразі дає значення false. Цей факт можна використовувати для перевірки правильності відкриття файлу за допомогою, наприклад, такої інструкції:

 

if (!mystream)

{

cout << "Файл відкрити неможливо n";

// інструкції обробки помилки відкриття файлу

}

 

Як правило, перш ніж намагатися дістати доступ до файлу, практично завжди слід перевіряти результат виконання функції ореn().

Перевірити правильність відкриття файлу можна також за допомогою функції is_open(), що є членом класів ifstream, ofstream і fstream. Нижче показаний прототип цієї функції:

 

bool is_open();

 

Функція повертає істину, якщо потік вдалося зв'язати з відкритим файлом, інакше функціяповертає хибність.

Наприклад, в наступному фрагменті перевіряється, чи відкритий файл, пов'язаний з потоком mystream:

 

if(!mystream.is_open())

{

cout << "Файл не відкритий n";

// …

}

 

Хоча можна використовувати функцію ореn() для відкриття файлу, часто в цьому немає необхідності, оскільки у класів ifstream, ofstream та fstream є конструктори, які відкривають файл автоматично. Конструктори мають ті ж аргументи, у тому числі й задані за умовчанням, що і функціяореn(). Тому частіше за все використовується наступний спосіб відкриття файлу:

 

ifstream mystream("myfile"); // відкриття файлу для вводу

 

Незалежно від того, використовувався конструктор або була явно викликана функцію ореn(), потрібно переконатися в успішному відкритті файлу шляхом перевірки значення потоку.