第5章-cpp循环和关系表达式(键盘/EOF/逐字符及文本文件输入)

本章内容包括：
• for循环。
• 表达式和语句。
• 递增运算符和递减运算符：++和−−。
• 组合赋值运算符。
• 复合语句（语句块）。
• 逗号运算符。
• 关系运算符：>、>=、==、<=、<和!=。
• while循环。
• typedef工具。
• do while循环。
• 字符输入方法get()。
• 文件尾条件。
• 嵌套循环和二维数组。

C-风格字符串的比较：

#include <iostream>
int main() {
	using namespace std;
	char word[] = "mate";
	bool b = word == "mate";
	cout << (int*)word << "   " << (int*)"mate" << endl;
	cout << b;
	return 0;
}
####运行结果#####
00AFF6F4   00479B30
0

以上第五行代码并不能像我们预想的那样工作。

请记住，数组名是数组的地址。同样，用引号括起的字符串常量也是其地址。因此，上面的关系表达式不是判断两个字符串是否相同，而是查看它们是否存储在相同的地址上。两个字符串的地址是否相同呢？答案是否定的，虽然它们包含相同的字符。

可以用strcmp(str1, str2)函数来进行比较，它是按字母表逐一比较，返回0说明str1与str2内容相同，返回-1说明str1<str2，返回正整数说明str1>str2。

用string类字符串，就能直接用==、!=比较：

string s1 = "hello";
string s2 = "hello";
string s3 = "world";

s1==s2; // true
s1==s3; // false
s1!=s3; // true

创建延迟循环clock()：

ANSI C和C++库中有一个函数有助于完成这样的工作。这个函数名为clock( )，返回程序开始执行后所用的系统时间。这有两个复杂的问题：首先，clock( )返回时间的单位不一定是秒；其次，该函数的返回类型在某些系统上可能是long，在另一些系统上可能是unsigned long或其他类型。但头文件ctime（较早的实现中为time.h）提供了这些问题的解决方案。首先，它定义了一个符号常量：CLOCKS_PER_SEC，该常量等于每秒钟包含的系统时间单位数。因此，将系统时间除以这个值，可以得到秒数。或者将秒数乘以CLOCKS_PER_SEC，可以得到以系统时间单位为单位的时间。其次，ctime将clock_t作为clock( )返回类型的别名，这意味着可以将变量声明为clock_t类型，编译器将把它转换为long、unsigned int或适合系统的其他类型。

#include <iostream>
#include <ctime> // describes clock() function, clock_t type
int main(){
	using namespace std;
	cout << "Enter the delay time, in seconds: ";
	float secs;
	cin >> secs;
	clock_t delay = secs * CLOCKS_PER_SEC;  // convert to clock ticks
	cout << "starting\a\n";
	clock_t start = clock();
	while (clock() - start < delay)        // wait until time elapses
		;
	cout << "done \a\n";
	return 0;
}

Enter the delay time, in seconds: |5
starting
done

输入5，5秒后，输出“done”。该程序以系统时间单位为单位（而不是以秒为单位）计算延迟时间，避免了在每轮循环中将系统时间转换为秒。

循环和文本输入：

使用原始的cin及cin.get(char)进行：

#include <iostream>
int main() {
	using namespace std;
	char ch;
	int count = 0;
	cout << "Enter characters; enter # to quit:\n";
	cin >> ch;【换成cin.get(ch);可读取空格】 // get a character
	while (ch != '#') {
		cout << ch;
		++count;
		cin >> ch;【换成cin.get(ch);】 // get the next character
	}
	cout << endl << count << " characters read\n";
	while (cin.get() != '\n') // 去掉剩余的line
		;
	return 0;
}

Enter characters; enter # to quit:
|see ken run#really fast
seekenrun /* 空格符没有了！*/
9 characters read

上面的做法合情合理。但为什么程序在输出时省略了空格呢？原因在cin。读取char值时，与读取其他基本类型一样，cin将忽略空格和换行符。因此输入中的空格没有被回显，也没有被包括在计数内。同时也说明：cin>>不仅可以读入到字符数组还可以按字符一一读入。

更为复杂的是，发送给cin的输入被缓冲。这意味着只有在用户按下回车键后，他输入的内容才会被发送给程序。这就是在运行该程序时，可以在#后面输入字符的原因。按下回车键后，整个字符序列将被发送给程序，但程序在遇到#字符后将结束对输入的处理。

通过调试也可证实上述说法，while循环外的cin >> ch;从键盘输入后，接着执行while循环，断点调试其中ch从未等于空格符，说明缓冲区字符是seekenrun#reallyfast，空格确实被忽略掉了，然后while循环内的cin >> ch;只是从缓冲区读取字符，读到#号结束循环。最后的while循环依次读取完了#号后面的所有字符reallyfast，结束此循环，程序结束。

使用cin.get(char)进行补救：通常，逐个字符读取输入的程序需要检查每个字符，包括空格、制表符和换行符。cin所属的istream类（在iostream中定义）中包含一个能够满足这种要求的成员函数。具体地说，成员函数cin.get(ch)读取输入中的下一个字符（即使它是空格），并将其赋给变量ch。使用这个函数调用替换cin>>ch，可以解决上面程序的问题。如果要控制输入字符数，可以使用cin.get(name, ArSize);

文件结尾条件：

使用诸如#等符号来表示输入结束很难令人满意，因为这样的符号可能就是合法输入的组成部分，其他符号（如@和%）也如此。如果输入来自于文件，则可以使用一种功能更强大的技术—检测文件尾（EOF）。C++输入工具和操作系统协同工作，来检测文件尾并将这种信息告知程序。检测EOF时将关闭对输入的进一步读取。

乍一看，读取文件中的信息似乎同cin和键盘输入没什么关系，但其实存在两个相关的地方。首先，很多操作系统（包括Unix、Linux和Windows命令提示符模式）都支持重定向，允许用文件替换键盘输入。例如，假设在Windows中有一个名为gofish.exe的可执行程序和一个名为fishtale的文本文件，则可以在命令提示符模式下输入下面的命令：

gofish < fishtale

很多操作系统都允许通过键盘来模拟文件尾条件。在Unix中，可以在行首按下Ctrl+D来实现；在Windows命令提示符模式下，可以在任意位置按Ctrl+Z + Enter。有些C++实现支持类似的行为，即使底层操作系统并不支持。键盘输入的EOF概念实际上是命令行环境遗留下来的。然而，用于Mac的Symantec C++模拟了UNIX，将Ctrl+D视为仿真的EOF。Metrowerks Codewarrior能够在Macintosh和Windows环境下识别Ctrl+Z。用于PC的Microsoft Visual C++、Borland C++ 5.5和GNU C++ 都能够识别行首的Ctrl + Z，但用户必须随后按下回车键。总之，很多PC编程环境都将Ctrl+Z视为模拟的EOF，但具体细节（必须在行首还是可以在任何位置，是否必须按下回车键等）各不相同。

检测到EOF后，cin将两位（eofbit和failbit）都设置为1。可以通过成员函数eof( )来查看eofbit是否被设置；如果检测到EOF，则cin.eof( )将返回bool值true，否则返回false。同样，如果eofbit或failbit被设置为1，则fail( )成员函数返回true，否则返回false。注意，eof( )和fail( )方法报告最近读取的结果；也就是说，它们在事后报告，而不是预先报告。因此应将cin.eof( )或cin.fail( )测试放在读取后，下面的程序中的设计体现了这一点。它使用的是fail( )，而不是eof( )，因为前者可用于更多的实现中。

#include <iostream>
int main() {
	using namespace std;
	char ch;
	int count = 0;
	cin.get(ch);
	while (cin.fail() == false) {  // test for EOF(放在读取后！)
		cout << ch;
		++count;
		cin.get(ch);
	}
	cout << endl << count << " characters read\n";
	return 0;
}

|The green bird sings in the winter.<Enter>
The green bird sings in the winter.
|Yes, but the crow flies in the dawn.<Enter>
Yes, but the crow flies in the dawn.
^Z<Enter>

73 characters read

^Z是从键盘<Ctrl>+<Z>完成的。统计出的73个字符是包含<Enter>换行符'\n'的，但不包含^Z<Enter>（EOF）。之所以后面有个换行就是因为最后按下<Enter>键换的行。

通过调试发现：在另起的新行<Ctrl>+<Z>+<Enter>后，while里面的cin.get(ch);并未执行而是程序直接cin.fail()==false,跳出while循环。这也是^Z<Enter>不被统计字符的根本原因。下面是另在^Z后追加字符，结果可想而知是不被统计进去的。^Z不在开头会当作特殊字符处理。

|abc<Enter>
abc
|^Zdef<Enter>

4 characters read

'a'、'b'、'c'、'\n'共4个字符。方法cin.get(char)的返回值是一个cin对象。然而，istream类提供了一个可以将istream对象（如cin）转换为bool值的函数；当cin出现在需要bool值的地方（如在while循环的测试条件中）时，该转换函数将被调用。另外，如果最后一次读取成功了，则转换得到的bool值为true；否则为false。这意味着可以将上述while测试改写为这样：

while(cin) // while input is successful

这比!cin.fail()或!cin.eof()更通用，因为它可以检测到其他失败原因，如磁盘故障。

文本文件输入：

如果要对一个两行文本的文件stuff进行读取、回显和计算字符($是Unix提示符，上面程序文件名为textin.cpp)：

$ textin < stuff
I am a Unix file. I am proud
to be a Unix file.
48 characters read
$

在C中：
int getchar(): 该函数以无符号 char 强制转换为 int 的形式返回读取的字符，如果到达文件末尾或发生读错误，则返回 EOF。
int putchar(int char): 该函数以无符号 char 强制转换为 int 的形式返回写入的字符，如果发生错误则返回 EOF。
在C++中：
int cin.get(): 用于输入流，读入一个字符并返回它的值。
ostream& cout.put(char ch): 用于输出流，并把字符ch写入流中。 

#include <iostream>
int main(void) {
    using namespace std;
    int ch; // should be int, not char
    int count = 0;

    while ((ch = cin.get()) != EOF) { // test for end-of-file
        cout.put(char(ch));
        ++count;
    }
    cout << endl << count << " characters read\n";
    return 0; 
}

|abc<Enter>
abc
|def<Enter>
def
^Zxyz<Enter>

8 characters read