Содержание
В С++, как и в С, нет встроенных в язык средств ввода-вывода.
В С для этих целей используется библиотека stdio.h .
В С++ разработана новая библиотека ввода-вывода iostream , использующая концепцию объектно-ориентированного программирования:
Библиотека iostream определяет три стандартных потока:
- cin стандартный входной поток ( stdin в С)
- cout стандартный выходной поток ( stdout в С)
- cerr стандартный поток вывода сообщений об ошибках ( stderr в С)
Для их использования в Microsoft Visual Studio необходимо прописать строку:
Для выполнения операций ввода-вывода переопределены две операции поразрядного сдвига:
- >> получить из входного потока
- cout
Возможно многократное назначение потоков:
cout
Ввод информации
При этом из входного потока читается последовательность символов до пробела, затем эта последовательность преобразуется к типу идентификатора, и получаемое значение помещается в идентификатор:
Возможно многократное назначение потоков:
cin >> переменная1 >> переменная2 >>. >> переменнаяn;
При наборе данных на клавиатуре значения для такого оператора должны быть разделены символами (пробел,
, ).
Особого внимания заслуживает ввод символьных строк. По умолчанию потоковый ввод cin вводит строку до пробела, символа табуляции или перевода строки.
Результат выполнения 
Для ввода текста до символа перевода строки используется манипулятор потока getline() :
Результат выполнения 
Манипуляторы потока
Функцию – манипулятор потока можно включать в операции помещения в поток и извлечения из потока ( >).
В С++ имеется ряд манипуляторов. Рассмотрим основные:
| Манипулятор | Описание |
| endl | Помещение в выходной поток символа конца строки ‘ ‘ |
| dec | Установка основания 10-ой системы счисления |
| oct | Установка основания 8-ой системы счисления |
| hex | Установка основания 16-ой системы счисления |
| setbase | Вывод базовой системы счисления |
| width(ширина) | Устанавливает ширину поля вывода |
| fill(‘символ’) | Заполняет пустые знакоместа значением символа |
| precision(точность) | Устанавливает количество значащих цифр в числе (или после запятой) в зависимости от использования fixed |
| fixed | Показывает, что установленная точность относится к количеству знаков после запятой |
| showpos | Показывает знак + для положительных чисел |
| scientific | Выводит число в экспоненциальной форме |
| get() | Ожидает ввода символа |
| getline(указатель, количество) | Ожидает ввода строки символов. Максимальное количество символов ограничено полем количество |
Пример Программа ввода-вывода значения переменной в C++
Та же программа, написанная на языке Си
Пример Использование форматированного вывода
Результат выполнения 
Еще один пример использования форматированного вывода: для t∈[0;3] с шагом 0,5 вычислить значение y=cos(t).
Результат выполнения 
Обновл. 2 Июл 2019 |
Функционал потоков ввода/вывода не определён как часть языка C++, а предоставляется Стандартной библиотекой C++ (и, следовательно, находится в пространстве имён std). В предыдущих уроках мы подключали заголовочный файл библиотеки iostream и использовали объекты cin и cout для простого ввода/вывода данных. В этом уроке мы рассмотрим библиотеку iostream детальнее.
Библиотека iostream
При подключении заголовочного файла iostream, мы получаем доступ ко всей иерархии классов библиотеки iostream, отвечающих за функционал ввода/вывода данных (включая класс, который называется iostream). Иерархия этих классов выглядит примерно следующим образом:
Первое, что вы можете заметить в этой иерархии — множественное наследование (то, что на самом деле не рекомендуется использовать). Тем не менее, библиотека iostream была разработана и тщательно протестирована соответствующим образом, дабы избежать типичных ошибок, которые возникают при работе с множественным наследованием, поэтому вы можете использовать эту библиотеку не боясь.
Потоки в С++
Второе, что вы могли бы заметить — это частое использование слова «stream» (т.е. «поток»). По сути, ввод/вывод в C++ реализован с помощью потоков. Абстрактно, поток — это последовательность символов, к которой можно получить доступ. Со временем поток может производить или потреблять потенциально неограниченные объёмы данных.
Мы будем иметь дело с двумя типами потоков. Поток ввода (или ещё «входной поток») используется для хранения данных, полученных от источника данных: клавиатуры, файла, сети и т.д. Например, пользователь может нажать клавишу на клавиатуре в то время, когда программа не ожидает ввода. Вместо игнорирования нажатия клавиши, данные помещаются во входной поток, где затем ожидают ответа от программы.
И наоборот, поток вывода (или ещё «выходной поток») используется для хранения данных, предоставляемых конкретному потребителю данных: монитору, файлу, принтеру и т.д. При записи данных на устройство вывода, это устройство может быть не готовым принять данные немедленно — например, принтер все ещё может прогреваться, когда программа уже записывает данные в выходной поток. Таким образом, данные будут находиться в потоке вывода до тех пор, пока принтер не начнёт их использовать.
Некоторые устройства, такие как файлы и сети, могут быть источниками как ввода, так и вывода данных.
Хорошая новость: Программисту не нужно знать детали взаимодействия потоков с разными устройствами и источниками данных, ему нужно только научиться взаимодействовать с этими потоками для чтения и записи данных.
Ввод/вывод в C++
Хотя класс ios является дочерним классу ios_base , очень часто именно этот класс будет наиболее родительским классом, с которым вы будете работать/взаимодействовать напрямую. Класс ios определяет кучу разных вещей, которые являются общими для потоков ввода/вывода.
Класс istream используется для работы с входными потоками. Оператор извлечения >> используется для извлечения значений из потока. Это имеет смысл: когда пользователь нажимает на клавишу клавиатуры, код этой клавиши помещается во входной поток. Затем программа извлекает это значение из потока и использует его.
Класс ostream используется для работы с выходными потоками. Оператор вставки istream , ostream и iostream (соответственно). В большинстве случаев вы не будете работать с ними напрямую.
Стандартные потоки в C++
Стандартный поток — это предварительно подключенный поток, который предоставляется программе её окружением. C++ поставляется с 4-мя предварительно определёнными стандартными объектами потоков, которые вы можете использовать (первые три вы уже встречали):
cin — класс istream_withassign , связанный со стандартным вводом (обычно это клавиатура);
cout — класс ostream_withassign , связанный со стандартным выводом (обычно это монитор);
cerr — класс ostream_withassign , связанный со стандартной ошибкой (обычно это монитор), обеспечивающий небуферизованный вывод;
clog — класс ostream_withassign , связанный со стандартной ошибкой (обычно это монитор), обеспечивающий буферизованный вывод.
Небуферизованный вывод обычно обрабатывается сразу же, тогда как буферизованный вывод обычно сохраняется и выводится как блок. Поскольку clog используется редко, то его обычно игнорируют.
Пример на практике
Вот пример использования ввода/вывода данных со стандартными потоками:
Приложение, написанное на любом языке программирования, должно взаимодействовать с окружающим миром. Иначе пользы от него не будет. Как правило, такое взаимодействие осуществляется посредством ввода-вывода информации на монитор или в файл. Правда, есть некоторое множество программ, которые не используют файловый или консольный ввод-вывод: это программы, осуществляющие низкоуровневое взаимодействие с аппаратной частью компьютера и периферией (ядро ОС, драйверы и пр.), но это уже экзотика.
В стандартном C++ существует два основных пути ввода-вывода информации: с помощью потоков, реализованных в STL (Standard Template Library) и посредством традиционной системы ввода-вывода, унаследованной от C. Если копнуть немного глубже, то окажется, что и потоки, и традиционная система ввода-вывода для осуществления необходимых действий используют вызовы операционной системы. И это правильно.
Дальнейшее изложение не претендует на полноту, но описывает основные принципы использования библиотек. Подробности использования можно посмотреть в многочисленной литературе по C++ и STL, в MSDN и пр.
Традиционный ввод-вывод
Для использования традиционного ввода-вывода в духе C, в программу необходимо включить заголовочный файл . (Разумеется, компилятор должен иметь доступ к соответствующей объектной библиотеке для правильной сборки исполняемого файла.)
Библиотека stdio предоставляет необходимый набор функций для ввода и вывода информации как в текстовом, так и в двоичном представлении. Следует отметить, что в отличие от классической C‑библиотеки, в современных библиотеках имеются более безопасные аналоги «классических» функций. Как правило, они имеют такое же имя, к которому добавлен суффикс _s. Рекомендуется использовать именно эти, безопасные функции.
Самая Первая Программа с использованием библиотеки stdio выглядит так:
При запуске консольного приложения неявно открываются три потока: stdin — для ввода с клавиатуры, stdout — для буферизованного вывода на монитор и stderr — для небуферизованного вывода на монитор сообщений об ошибках. Эти три символа определены посредством .
В stdio для консольного ввода-вывода предусмотрена отдельная группа функций. Однако эти функции, как правило, являются обёртками для аналогичных функций файлового ввода-вывода, для которых аргумент типа FILE задан по умолчанию.
Самая Первая Программа с использование файлового вывода из библиотеки stdio выглядит так:
Некоторые популярные функции из stdio:
Сущность FILE представляет собой структуру, в которой хранится вся информация для управления потоком ввода-вывода.
Файл открывается функцией fopen(), которой передаются два параметра. Первый параметр определяет имя файла. Второй — определяет режим открытия файла: чтение, запись, произвольный доступ и т.п., а также указание на то, как работать с данными: в текстовом или двоичном режиме. Подробности — см. в документации.
Пример использования stdio
Следует отметить, что существует еще одна библиотека, ориентированная исключительно на консольный ввод-вывод — .
Ввод-вывод с помощью потоков STL
Для использования объектно-ориентированного консольного ввода-вывода с помощью потоков (stream) STL в программу необходимо включить заголовочный файл , а для файлового ещё и . (Разумеется, компилятор должен иметь доступ к соответствующей объектной библиотеке для правильной сборки исполняемого файла.)
Самая Первая Программа с использованием потоков STL выглядит так:
При запуске консольного приложения неявно открываются четыре потока: сin — для ввода с клавиатуры, сout — для буферизованного вывода на монитор, сerr — для небуферизованного вывода на монитор сообщений об ошибках и clog — буферизованный аналог cerr. Эти четыре символа определены посредством .
Потоки cin, cout и cerr соответствуют потокам stdin, stdout и stderr соответственно.
Иерархия классов ввода-вывода STL достаточно сложна. Любители тонких ощущений могут найти её описание в литературе. Впрочем, остальных также не минует чаша сия, но только позже, когда потребуются знания чуть повыше того базового уровня, который описывается здесь.
Для ввода-вывода сначала необходимо создать поток — экземпляр соответствующего класса STL, а затем связать его с файлом. Для потока вывода используется класс ofstream, для потока ввода — ifstream, для потока ввода-вывода — fstream. В каждом из этих классов есть метод open(), который связывает поток с файлом. Проще говоря, открывает файл. Методу передаются два параметра: имя файла и режим открытия файла. Второй параметр представляет собой набор битовых флагов, определяющих режим открытия файла (чтение, запись и пр.) и способ работы с данными (текстовый или двоичный режим). Второй параметр опционален, т.е. имеет значение по умолчанию, соответствующее классу.
Вышеупомянутые классы имеют также конструкторы, позволяющие открыть файл сразу при создании потока. Параметры этих конструкторов полностью совпадают с параметрами метода open().
При ошибке открытия файла (в контексте логического выражения) поток получает значение false.
Файл закрывается методом close(). Этот метод также вызывается при разрушении экземпляров классов потоков.
Операции чтения и записи в поток, связанный с файлом, осуществляются либо с помощью операторов >, перегруженных для классов потоков ввода-вывода, либо с помощью любых других методов классов потоков ввода-вывода.
Некоторые наиболее употребляемые методы:
Пример использования потоков STL
Взаимодействие потокового и традиционного ввода-вывода
Апологеты C++ рекомендуют использовать для ввода-вывода только потоки STL и отказаться от использования традиционного ввода-вывода в духе C. Однако, ничто не мешает, по крайней мере пока, использовать традиционную систему ввода-вывода. Более того, предусмотрена специальная функция для синхронизации ввода-вывода, выполненного посредством потоков и посредством старых функций.
Заключение
Какой механизм использовать — вопрос предпочтений программиста, если работодателем явно не предписано использование конкретного механизма. В любом случае для физического ввода-вывода используются вызовы операционной системы. Всё остальное — обёртка, набор более или менее удобных функций или классов для взаимодействия с ОС.
Использование механизма потоков считается более безопасным. Но, как известно, плохую программу можно написать на любом языке программирования. Это также относится и к использованию библиотек. Автор статьи: Череп.
