 |
Аргументы командной строки
|
|
|
|
Потоки. Аргументы командной строки
Механизм для ввода-вывода в С++ называется потоком. Название произошло от того, что информация вводится и выводится в виде потока байтов – символ за символом.
Разработка и реализация стандартных средств ввода/вывода для языка программирования зарекомендовала себя как заведомо трудная работа. Традиционно средства ввода/вывода разрабатывались исключительно для небольшого числа встроенных типов данных. Однако в C++ программах обычно используется много типов, определенных пользователем, и нужно обрабатывать ввод и вывод также и значений этих типов. Очевидно, средство ввода/вывода должно быть простым, удобным, надежным в употреблении, эффективным и гибким, и ко всему прочему полным. При этом у пользователя должна быть возможность задавать альтернативные средства ввода/вывода и расширять стандартные средства ввода/вывода применительно к требованиям приложения. Это достижимо при рассмотрении ввода как потока байтов.
Класс istream реализует поток ввода, класс ostream – поток вывода. Эти классы определены в файле заголовков iostream.h. Библиотека потоков ввода-вывода определяет три глобальных объекта: cout, cin и cerr. cout называется стандартным выводом, cin – стандартным вводом, cerr – стандартным потоком сообщений об ошибках. cout и cerr выводят на терминал и принадлежат к классу ostream, cin имеет тип istream и вводит с терминала. Разница между cout и cerr существенна в Unix – они используют разные дескрипторы для вывода. В других системах они существуют больше для совместимости.
Манипуляторы и форматирование ввода-вывода
Часто бывает необходимо вывести строку или число в определенном формате. Для этого используются так называемые манипуляторы.
|
|
|
Манипуляторы – это объекты особых типов, которые управляют тем, как ostream или istream обрабатывают последующие аргументы. Некоторые манипуляторы могут также выводить или вводить специальные символы.
С одним манипулятором мы уже сталкивались, это endl. Он вызывает вывод символа новой строки. Другие манипуляторы позволяют задавать формат вывода чисел:
| endl | при выводе перейти на новую строку; |
| ends | вывести нулевой байт (признак конца строки символов); |
| flush | немедленно вывести и опустошить все промежуточные буферы; |
| dec | выводить числа в десятичной системе (действует по умолчанию); |
| oct | выводить числа в восьмеричной системе; |
| hex | выводить числа в шестнадцатиричной системе счисления; |
| setw (int n) | установить ширину поля вывода в n символов (n – целое число); |
| setfill(int n) | установить символ-заполнитель; этим символом выводимое значение будет дополняться до необходимой ширины; |
| setprecision(int n) | установить количество цифр после запятой при выводе вещественных чисел; |
| setbase(int n) | установить систему счисления для вывода чисел; n может принимать значения 0, 2, 8, 10, 16, причем 0 означает систему счисления по умолчанию, т.е. 10. |
Использовать манипуляторы просто – их надо вывести в выходной поток. Предположим, мы хотим вывести одно и то же число в разных системах счисления:
int x = 53;cout << "Десятичный вид: " << dec << x << endl << "Восьмиричный вид: " << oct << x << endl << "Шестнадцатиричный вид: " << hex << x << endlАналогично используются манипуляторы с параметрами. Вывод числа с разным количеством цифр после запятой:
double x;// вывести число в поле общей шириной // 6 символов (3 цифры до запятой, // десятичная точка и 2 цифры после запятой)cout << setw(6) << setprecision(2) << fixed << x << endl;Те же манипуляторы (за исключением endl и ends) могут использоваться и при вводе. В этом случае они описывают представление вводимых чисел. Кроме того, имеется манипулятор, работающий только при вводе, это ws. Данный манипулятор переключает вводимый поток в такой режим, при котором все пробелы (включая табуляцию, переводы строки, переводы каретки и переводы страницы) будут вводиться. По умолчанию эти символы воспринимаются как разделители между атрибутами ввода.
|
|
|
| Специальные символы для использования с cout. | |
| Символ | Назначение |
| \а | Сигнальный (или звонок) символ |
| \b | Символ возврата |
| V | Символ перевода страницы |
| \n | Символ новой строки |
| \г | Возврат каретки (не перевод строки) |
| \t | Символ горизонтальной табуляции |
| \v | Символ вертикальной табуляции |
| \\ | Символ обратный слеш |
| \? | Знак вопроса |
| \' | Одинарные кавычки |
| \" | Двойные кавычки |
| \0 | Нулевой символ |
| \000 | Восьмеричное значение, например \007 |
| \xhhhh | Шестнадцатеричное значение, например \xFFFF |
Строковые потоки
Специальным случаем потоков являются строковые потоки, представленные классом strstream. Отличие этих потоков состоит в том, что все операции происходят в памяти. Фактически такие потоки формируют форматированную строку символов, заканчивающуюся нулевым байтом. Строковые потоки применяются, прежде всего, для того, чтобы облегчить форматирование данных в памяти.
Если мы хотим составить сообщение из нескольких частей, то может возникнуть необходимость форматирования этого сообщения:
strstream ss;ss << "Ошибка ввода-вывода, регистр: " << oct << reg1;ss << "Системная ошибка номер: " << dec << errno << ends;String msg(ss.str());ss.rdbuf()->freeze(0);Сначала создается объект типа strstream с именем ss. Затем в созданный строковый поток выводятся сформатированные нужным образом данные. Отметим, что в конце мы вывели манипулятор ends, который добавил необходимый для символьной строки байтов нулевой байт. Метод str() класса strstream предоставляет доступ к сформатированной строке (тип его возвращаемого значения – char*). Следующая строка освобождает память, занимаемую строковым потоком (подробнее об этом рассказано ниже).
Важное свойство класса strstream состоит в том, что он автоматически выделяет нужное количество памяти для хранения строк. В следующем примере функция split_numbers выделяет числа из строки, состоящей из нескольких чисел, разделенных пробелом, и печатает их по одному на строке.
|
|
|
Замечание. В среде Visual C++ файл заголовков называется strstream.h.
Как видно из этого примера, независимо от того, какова на самом деле длина входной строки, объект iostr автоматически выделяет память, и при выходе из функции split_numbers, когда объект уничтожается, память будет освобождена.
Однако из данного правила есть одно исключение. Если программа обращается непосредственно к хранимой в объекте строке с помощью метода str (), то объект перестает контролировать эту память, а это означает, что при уничтожении объекта память не будет освобождена. Для того чтобы память все-таки была освобождена, необходимо вызвать метод rdbuf()->freeze(0) (см. предыдущий пример).
Ввод-вывод файлов
Ввод-вывод файлов может выполняться как с помощью стандартных функций библиотеки Си, так и с помощью потоков ввода-вывода. Функции библиотеки Си являются функциями низкого уровня, без всякого контроля типов.
Прежде чем перейти к рассмотрению собственно классов, остановимся на том, как осуществляются операции ввода-вывода с файлами. Файл рассматривается как последовательность байтов. Чтение или запись выполняются последовательно. Например, при чтении мы начинаем с начала файла. Предположим, первая операция чтения ввела 4 байта, интерпретированные как целое число. Тогда следующая операция чтения начнет ввод с пятого байта, и так далее до конца файла.
Аналогично происходит запись в файл – по умолчанию первая запись производится в конец имеющегося файла, а все последующие операции записи последовательно пишут данные друг за другом. При операциях чтения-записи говорят, что существует текущая позиция, начиная с которой будет производиться следующая операция.
Большинство файлов обладают возможностью прямого доступа. Это означает, что можно производить операции ввода-вывода не последовательно, а в произвольном порядке: после чтения первых 4-х байтов прочесть с 20 по 30, затем два последних и т.п. При написании программ на языке С++ возможность прямого доступа обеспечивается тем, что текущую позицию чтения или записи можно установить явно.
|
|
|
В библиотеке С++ для ввода-вывода файлов существуют классы ofstream (вывод) и ifstream (ввод). Оба они наследованы из класса fstream. Сами операции ввода-вывода выполняются так же, как и для других потоков – операции >> и << определены для класса fstream как "ввести" и "вывести" соответствующее значение. Различия заключаются в том, как создаются объекты и как они привязываются к нужным файлам.
При выводе информации в файл первым делом нужно определить, в какой файл будет производиться вывод. Для этого можно использовать конструктор класса ofstream в виде:
ofstream(const char* szName, int nMode = ios::out, int nProt = filebuf::openprot);Первый аргумент – имя выходного файла, и это единственный обязательный аргумент. Второй аргумент задает режим, в котором открывается поток. Этот аргумент – битовое ИЛИ следующих величин:
| ios::app | при записи данные добавляются в конец файла, даже если текущая позиция была перед этим перемещена; |
| ios::ate | при создании потока текущая позиция помещается в конец файла; однако, в отличие от режима app, запись ведется в текущую позицию; |
| ios::in | поток создается для ввода; если файл уже существует, он сохраняется; |
| ios::out | поток создается для вывода (режим по умолчанию); |
| ios::trunc | если файл уже существует, его прежнее содержимое уничтожается, и длина файла становится равной нулю; режим действует по умолчанию, если не заданы ios::ate, ios::appили ios::in; |
| ios::binary | ввод-вывод будет происходить в двоичном виде, по умолчанию используется текстовое представление данных. |
Третий аргумент используется только в том случае, если создается новый файл; он определяет параметры создаваемого файла.
Можно создать поток вывода с помощью стандартного конструктора без аргументов, а позднее выполнить метод open с такими же аргументами, как у предыдущего конструктора:
void open(const char* szName, int nMode = ios::out, int nProt = filebuf::openprot);Только после того, как поток создан и соединен с определенным файлом (либо с помощью конструктора с аргументами, либо с помощью метода open), можно выполнять вывод. Выводятся данные операцией <<. Кроме того, данные можно вывести с помощью методов write или put:
ostream& write(const char* pch, int nCount);ostream& put(char ch);Метод write выводит указанное количество байтов (nCount), расположенных в памяти, начиная с адреса pch. Метод put выводит один байт.
Для того чтобы переместить текущую позицию, используется метод seekp:
|
|
|
Первый аргумент – целое число, смещение позиции в байтах. Второй аргумент определяет, откуда отсчитывается смещение; он может принимать одно из трех значений:
| ios::beg | смещение от начала файла |
| ios::cur | смещение от текущей позиции |
| ios::end | смещение от конца файла |
Сместив текущую позицию, операции вывода продолжаются с нового места файла.
После завершения вывода можно выполнить метод close, который выводит внутренние буферы в файл и отсоединяет поток от файла. То же самое происходит и при уничтожении объекта.
Класс ifstream, осуществляющий ввод из файлов, работает аналогично. При создании объекта типа ifstream в качестве аргумента конструктора можно задать имя существующего файла:
ifstream(const char* szName, int nMode = ios::in, int nProt = filebuf::openprot);Можно воспользоваться стандартным конструктором, а подсоединиться к файлу с помощью метода open.
Чтение из файла производится операцией >> или методами read или get:
istream& read(char* pch, int nCount);istream& get(char& rch);Метод read вводит указанное количество байтов (nCount) в память, начиная с адреса pch. Метод get вводит один байт. Для определения текущей позиции может быть использована функция tellg:
Функция streampos here = tfile.tellg();Так же, как и для вывода, текущую позицию ввода можно изменить с помощью метода seekp, а по завершении выполнения операций закрыть файл с помощью close или просто уничтожить объект.
Пример: копирование файла
// Copy a file
#include <fstream> // std::ifstream, std::ofstream
int main () {
std::ifstream infile ("test.txt",std::ifstream::binary);
std::ofstream outfile ("new.txt",std::ofstream::binary);
// get size of file
infile.seekg (0,infile.end);
long size = infile.tellg();
infile.seekg (0);
// allocate memory for file content
char* buffer = new char[size];
// read content of infile
infile.read (buffer,size);
// write to outfile
outfile.write (buffer,size);
// release dynamically-allocated memory
delete[] buffer;
outfile.close();
infile.close();
return 0;
}
Аргументы командной строки
С++ поддерживает три аргумента main(). Первые два - это традиционные argc и argv:
int main(int argc, char *argv[])
Это единственные аргументы функции main(), определяемые стандартом ANSI С. Они позволяют передавать аргументы командной строки в программу. Аргументы командной строки - это информация, следующая за именем программы в командной строке операционной системы.
Параметр argc содержит число аргументов командной строки и является целым числом. Он всегда равен, по крайней мере, 1, поскольку имя программы квалифицируется как первый аргумент. Параметр argv - это указатель на массив символьных указателей. Каждый элемент данного массива указывает на аргумент командной строки. Все аргументы командной строки - это строки. Все числа конвертируются программой во внутренний формат.
Аргументы командной строки должны отделяться пробелами или табуляциями
Если необходимо передать строку, содержащую пробелы или табуляции в виде одного аргумента, следует ее заключить в двойные кавычки. Например, это один аргумент:
"this is a test"
В char *argv[]; пустые скобки указывают на то, что массив не имеет фиксированной длины. Можно получить доступ к отдельным элементам с помощью индексации argv. Например, argv[0] указывает на первую строку, всегда содержащую имя программы. argv[1] указывает на следующую строку и так далее.
Обратим внимание, что если не указаны аргументы, появляется сообщение об ошибке. Это наиболее типично для программ, использующих аргументы командной строки для выдачи инструкций, если была попытка запустить программу без правильной информации.
Помимо argc и argv также предоставляется третий аргумент командной строки -env. Параметр env позволяет программе получить доступ к информации о среде операционной системы. Параметр env должен следовать за argc и argv и объявляется следующим образом: char *env[]:
int main(int argc, char *argv[], char *env[])
Параметр env не имеет аналога параметра argc, который сообщал бы, сколько имеется строк среды. Вместо этого последняя строка среды нулевая. Следующая программа выводит все строки среды, определенные на текущий момент в операционной системе:
#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[], char *env[])
{
int t;
for(t=0; env[t]; t++)
printf("%s\n", env[t]);
return 0;
}
Обратим внимание, что хотя argc и argv не используются программой, они должны присутствовать в списке параметров. Их использование определяется по порядку объявления параметров. Фактически можно обозвать параметр как угодно. Поскольку argc, argv и env - это традиционные имена, то лучше их использовать и далее, чтобы любой человек, читающий программу, мог мгновенно понять, что это аргументы функции main().
Для программ типичной задачей является поиск значения, определенного в строке среды. Например, содержимое строки PATH позволяет программам использовать пути поиска. Следующая программа демонстрирует, как найти строки, объявляющие стандартные пути поиска. Она использует стандартную библиотечную функцию strstr(), имеющую следующий прототип:
char *strstr(const char *str1, const char *str2);
Функция strstr() ищет строку, на которую указывает str1 в строке, на которую указывает str2. Если такая строка найдена, то возвращается указатель на первое положение. Если не найдено соответствий, то функция возвращает NULL.
/* программа ищет среди строк окружения строку, содержащую PATH */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main (int argc, char *argv[], char *env[])
{
int t;
for(t=0; env[t]; t++)
{
if(strstr(env[t], "PATH"))
printf("%s\n", env[t]);
}
return 0;
}
|
|
|
