Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati 2001/02 1

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1 Lezione 16 in C++ Il linguaggio C++ non prevede istruzioni specifiche per gestire le operazioni di input ed output di un programma L input e l output può essere gestito attraverso librerie progettate in C++ La libreria iostream è stata identificata come la libreria standard del C++ è presente in tutti i compilatori Volendo, l utente può utilizzare librerie differenti (per esempio stdio) 1 Struttura di una libreria di I/O La libreria che deve gestire l input/output di un programma deve svolgere un duplice ruolo deve interfacciarsi con l utente possibilità di definire operatori di input/output di alto livello per oggetti complessi deve interfacciarsi con il sistema operativo necessità di tradurre ogni operazione di input/output in una sequenza di passi elementari che siano comprensibili al sistema operativo Flusso di Dati In C++ il mondo esterno al programma è visto come una sequenza infinita di informazioni elementari (char) La sequenza di informazioni è vista come un flusso (stream) di dati che scorre i dati scorrono e non possono essere recuperati dopo che sono passati è possibile estrarre informazioni elementari dal flusso (input) è possibile inserire informazioni elementari nel flusso (output) Le funzioni della libreria devono convertire l input/output di un oggetto complesso in una sequenza di caratteri da immettere/estrarre da un flusso di dati 2 3 Organizzazione di iostream Classe istream Interfaccia con il sistema operativo Interfaccia con l utente istream ios iostream hasa ostream streambuf La classe istream rappresenta un flusso di input standard (la tastiera) cin è una variabile di tipo istream definita in iostream.h L interfaccia pubblica della classe istream contiene tutti gli operatori che consentono di effettuare l input di oggetti di tipo predefinito tramite l operatore >> La classe contiene anche metodi che consentono di avere un controllo più preciso sulla gestione del flusso di input /02 1

2 Operatore di Estrazione della Classe istream Altri Metodi di Lettura typedef istream& (* imanip)(istream&); istream& operator>>(char*); istream& operator>>(char&); istream& operator>>(int&); istream& operator>>(float&); istream& operator>>( imanip func) { return (*func)(*this); } istream& operator>>(streambuf*); Una stringa è una sequenza di caratteri preceduta e seguita da spazi L operatore >> non legge gli spazi istream& get(char* ptr, int len, char delim = \n ); istream& get(char&); istream& getline(char*, int, char); istream& get(streambuf& sb, char delim = \n ); istream& read(char*, streamsize); istream& gets(char** s, char delim = \n ); get e read leggono anche gli spazi 6 7 Controllo Caratteri Estratti da istream Metodi di controllo del Flusso della Classe istream L interfaccia pubblica di istream fornisce una serie di metodi per controllare il comportamento del flusso sapere quanti caratteri sono stati letti nell ultima operazione rispedire indietro nel flusso un carattere non voluto ignorare una serie di caratteri presenti nel flusso di input verificare il valore del prossimo carattere del flusso senza estrarlo _IO_size_t _gcount; istream() { _gcount = 0; } istream(streambuf* sb, ostream* tied = NULL); _IO_size_t gcount(); int peek(); istream& putback(char); istream& unget(); istream& ignore(int n, int delim = EOF); 8 9 Classe ostream Classe ostream La classe ostream rappresenta un flusso di output standard (il terminale) cout, cerr, clog sono variabili di tipo ostream definite in iostream.h L interfaccia pubblica della classe ostream contiene i metodi che consentono di effettuare l output di oggetti di tipo predefinito tramite l operatore << La classe contiene anche metodi che consentono di avere un controllo più preciso sulla gestione del flusso di output 10 typedef osteam& (* omanip)(ostream&); class ostream : virtual public ios { ostream& operator<<(const char*); ostream& operator<<(const void*); ostream& operator<<(char); ostream& operator<<(int); ostream& operator<<(float); ostream& operator<<( omanip func) { return (*func)(*this); } ostream& operator>>(streambuf*); /02 2

3 Altri Metodi della Classe ostream Manipolatori di Flussi class ostream : virtual public ios { ostream& put(char); ostream& write(const char*, streamsize); ostream& flush(); ostream() {} ostream(streambuf* sb, ostream* tied = NULL); Un manipolatore di flusso è una funzione che prende in input un flusso e restituisce un flusso la funzione effettua delle operazioni sul flusso le classi istream e ostream consentono di passare il nome di un manipolatore come secondo argomento agli operatori di inserimento ed estrazione I manipolatori di flusso dichiarati in iostream.h sono ostream& flush(ostream&); ostream& endl(ostream&); ostream& ends(ostream&); istream& ws(istream&); Bufferizzato Stato di un Flusso Lo standard output è bufferizzato tutti i dati che il programma immette in cout non vengono direttamente inseriti nel flusso ma parcheggiati in un buffer quando il programma invia il comando di svuotamento del buffer tutti i dati parcheggiati vengono immessi nel flusso di output il comando di svuotamento del buffer è \n (endl) Anche l input da tastiera è bufferizzato i dati digitati non sono visibili al programma fino a quando non viene svuotato il buffer della tastiera (premendo invio) è possibile rendere l input da tastiera non bufferizzato Ogni flusso ha uno stato associato lo stato del flusso consente di individuare situazioni di errore per controllare se le operazioni sul flusso sono state eseguite correttamente basta controllare lo stato del flusso Gli stati di un flusso sono good (operazione eseguita correttamente) eof (è stato individuato il segnale di end of file) fail (è stata eseuita un operazione scorretta) bad (è stata eseguita un operazione che ha corrotto il flusso) Stato di un Flusso Formattazione dell Output Lo stato di un flusso può essere verificato attraverso metodi di accesso che consentono di leggere il valore della variabile stato class ios { enum io_state {goodbit, eofbit, failbit, badbit int good() const; int eof() const; int fail() const; int bad() const; void clear(io_state); La formattazione dell output definisce delle regole secondo le quali gli oggetti complessi devono essere trasformati in sequenze di caratteri la formattazione contribuisce a definire l aspetto esteriore dei dati forniti dal programma ampiezza dei campi precisione della rappresentazione dei valori decimali caratteri di riempimento legame tra flussi tutti i dati ed i metodi che servono a definire e modificare lo stato del formato dell output sono contenuti nella classe ios /02 3

4 Classe ios Manipolatori parametrizzati class ios { int width(int); int width() const; char fill(char); char fill() const; int precision(int); int precision() const; ostream* tie(ostream*); ostream* tie() const; long flags(long); long flags() const; long setf(long, long); long setf() const; long unsetf(long); Per modificare la formattazione dell output conviene utilizzare i manipolatori piuttosto che operare direttamente sui flag 18 La classe iostream consente di scrivere istruzioni del tipo cout << x << flush << y << endl; cout << setw(5) << x << y << endl; La funzione setw(int) non corrisponde alla definizione di omanip contenuta in iostream.h La libreria definisce un template di classe che consente di definire manipolatori che prendono diversi tipi di argomenti e definisce operatori << e >> per questi template 19 Template di manipolatore Altri Tipi di Flussi template<class T> class omanip { friend ostream& operator<<(ostream&, const omanip<t>&); ostream& (*_f)(ostream&, T); T _a; omanip(ostream& (*f)(ostream&, T), T); template<class T> inline ostream& operator<<(ostream& o, const omanip<t>& m) { return (*m._f)(o, m._a); } Il flusso da cui un programma può prelevare informazioni o su cui può immettere informazioni può essere di diversa natura standard input ed output file stringhe il compilatore vede sempre il mondo come un flusso di dati elementari a seconda del tipo di flusso cambia il comportamento del buffer che si interfaccia con il sistema operativo Derivazioni da iostream Flussi su file strstreambase istream istrstream ostrstream strstream ios iostream hasa ostrea m ifstream streambuf fstreambase ofstream fstream Le classi che rappresentano flussi da file sono derivate da istream e ostream tutte le operazioni di inserimento ed estrazione dal flusso sono ereditate Le nuove classi devono avere specifici metodi per aprire e chiudere un flusso muoversi all interno del flusso stabilire regole di spostamento nel flusso /02 4

5 Classe ifstream Classe ofstream class ifstream : public fstreambase, public istream { ifstream(const char* name, int mode, int prot); void open(const char*, int, int); void close(); La classe fstreambase è derivata da ios e serve a mantenere tutte le informazioni relative al file legato al flusso ed al buffer che interfaccia il flusso Le modalità di apertura di un file sono enum ios::open_mode { in, out, ate, append, trunc, nocreate, noreplace, binary class ofstream : public fstreambase, public ostream { ofstream(const char* name, int mode, int prot); void open(const char*, int, int); void close(); Flussi su Stringhe Spostamenti in un flusso class strstreambase : virtual public ios { La classe strstreambase è derivata da ios e serve a mantenere tutte le informazioni relative al file legato ad una stringa ed al buffer che interfaccia il flusso class istrstream : public strstreambase, public istream { class ostrstream : public strstreambase, public istream { 26 Se il flusso è legato ad un file o ad una stringa ha senso parlare di spostamento all interno del flusso Le operazioni di spostamento sono realizzate da metodi delle classi istream e ostream istream& seekg(streampos); istream& seekg(streamoff, seek_dir); streampos tellg(); Analoghe funzioni per ostream, ma i nomi terminano con p 27 Spostamenti in un flusso Esistono due funzioni seek per spostarsi in un flusso spostamento assoluto indica su quale posizione del flusso bisogna spostarsi spostamento relativo indica di quante posizioni ci si deve spostare da un punto di riferimento I possibili punti di riferimento sono enum ios::seek_dir{ beg, cur, end /02 5