C++ primer plus 第17 章 输入、输出和文件：使用 cin 进行输入

C++ primer plus 第17 章 输入、输出和文件：使用 cin 进行输入

C++ primer plus 第17 章 输入、输出和文件：使用 cin 进行输入

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17.3 使用 cin 进行输入

现在来介绍输入，即如何给程序提供数据。cin对象将标准输入表示为字节流。通常情况下，通过键盘来生成这种字符流。如果键入字符序列2011，cin对象将从输入流中抽取这几个字符。输入可以是字符串的一部分、imnt 值、foat 值，也可以是其他类型。因此，抽取还涉及了类型转换。cin 对象根据接收值的变量的类型，使用其方法将字符序列转换为所需的类型。
通常，可以这样使用cin:

cin >> value holder;

其中，value holder 为存储输入的内存单元，它可以是变量、引用、被解除引用的指针，也可以是类或结构的成员。cin解释输入的方式取决于 valuc holder的数据类型。istream类(在 iostream 头文件中定义)重载了抽取运算符>>，使之能够识别下面这些基本类型:

• signed char &:
• unsigned char & :
• char &;short &;
• unsigned short &:
• int &;
• unsigned int &:
• long &;
• unsigned long &:long long&(C++11):
• unsigned long long&(C++11);
• float &;
• double &;
• long double &.
  这些运算符函数被称为格式化输入函数(formatted input functions)，因为它们可以将输入数据转换为目标指定的格式。
  典型的运算符函数的原型如下:

istream & operator>>(int &);

参数和返回值都是引用。引用参数(参见第8章)意味着下面这样的语句将导致operator>>()函数处理变量stasize本身，而不是像常规参数那样处理它的副本:cin >> staff size;
由于参数类型为引用，因此cin能够直接修改用作参数的变量的值。例如，上述语句将直接修改变量stan_size 的值。稍后将介绍引用返回值的重要意义。首先来看抽取运算符的类型转换方面。对于上述列出的名种类型的参数，抽取运算符将字符输入转换为指定类型的值。例如，假设safsize的类型为int，则编译器将:

cin >> staff size;

与下面的原型匹配:

istream & operator>>(int &);

对应于上述原型的函数将读取发送给程序的字符流(假设为字符2、3、1、8和4)。对于使用2字节im 的系统来说，函数将把这些字符转换为整数23184的2字节二进制表示。如果stafsize的类型为 double，则
cin 将使用 opcrator>>(double&)将上述输入转换为值 23184.0的8字节浮点表示。顺便说一句，可以将 hex、oct和 dec 控制符与 cin 一起使用，来指定将整数输入解释为十六进制、八进制还是十进制格式。例如，下面的语句将输入12或 0x12 解释为十六进制的 12 或十进制的 18，而将 或FF解释为十进制的255:

cin >> hex;

istream 类还为下列字符指针类型重载了>>抽取运算符:

signed char**:
char*:
unsigned char *

对于这种类型的参数，抽取运算符将读取输入中的下一个单词，将它放置到指定的地址，并加上一个空值字符，使之成为一个字符串。例如，假设有这样一段代码:

cout << "Enter your first name:\n";
char name[20];
cin >> name;

如果通过键入Liz 来进行响应，则抽取运算符将把字符Liz0放到name 数组中(\0 表示末尾的空值字符)。name 标识符是一个char数组名，可作为数组第一个元素的地址，这使name的类型为char*(指向char的指针)。
每个抽取运算符都返回调用对象的引用，这使得能够将输入拼接起来，就像拼接输出那样:

char name[20];
float fee;
int group;
cin >>name >>fee >> group;

其中，cin>>name返回的cin对象成了处理fe的对象，

17.3.1 cin>>如何检查输入

不同版本的抽取运算符査看输入流的方法是相同的。它们跳过空白(空格、换行符和制表符)，直到遇到非空白字符。即使对于单字符模式(参数类型为char、unsigncdchar或signed char)，情况也是如此，但对于C语言的字符输入函数，情况并非如此(参见图17.5)。在单字符模式下，>>运算符将读取该字符，将它放置到指定的位置。在其他模式下，>>运算符将读取一个指定类型的数据。也就是说，它读取从非空白字符开始，到与目标类型不匹配的第一个字符之间的全部内容。
例如，对于下面的代码:

int elevation;
cin >> elevation;

假设键入下面的字符:
-1232运算符将读取字符-、1、2和3，因为它们都是整数的有效部分。但Z字符不是有效字符，因此输入中最后一个可接受的字符是3。Z将留在输入流中，下一个cin 语句将从这里开始读取。与此同时，运算符将字符序列-123转换为一个整数值，并将它赋给elevation。
输入有时可能没有满足程序的期望。例如，假设输入的是 Zcar，而不是–123Z。在这种情况下，抽取运算符将不会修改 elevation 的值，并返回 0(如果 istream 对象的错误状态被设置，if或 while 语句将判定该对象为 &lse这将在木章后面做更详细的介绍)。返回值 lse 让程序能够检査输入是否满足要求，如程序清单 17.11 所示。

程序清单 17.11 check_it.Cpp

// check_it.cpp -- checking for valid input
#include <iostream>

int main()
{
   
   
    using namespace std;
    cout << "Enter numbers: ";

    int sum = 0;
    int input;
    while (cin >> input)
    {
   
   
        sum += input;
    }

    cout << "Last value entered = " << input << endl;
    cout << "Sum = " << sum << endl;
/* keeping output window open */
/*
    cin.clear();
    while (cin.get() != '\n')
        continue;
    cin.get();
*/
    return 0;
}

由于输入被缓冲。因此通过键盘输入的第二行在用户按下回车键之前，不会被发送给程序。然而，循环在字符乙处停止了对输入的处理，因此它不与任何一种浮点格式匹配。输入与预期格式不匹配反过来将导致表达式 cin>>input 的结果为false，因此 while 循环被终止。

17.3.2 流状态

我们来进一步看看不适当的输入会造成什么后果。cin或cout 对象包含一个描述流状态(stream state)的数据成员(从ios base 类那里继承的)。流状态(被定义为iostate 类型，而iostate 是一种 bitmask 类型)由3个ios base元素组成:cofbit、badbit或failbit，其中每个元素都是一位，可以是1(设置)或0(清除)。当 cin 操作到达文件末尾时，它将设置eofbit:当cin 操作未能读取到预期的字符时(像前一个例子那样)，它将设置ailbit。I0失败(如试图读取不可访问的文件或试图写入写保护的磁盘)，也可能将failbit 设置为1。在一些无法诊断的失败破坏流时，badbit元素将被设置(实现没有必要就哪些情况下设置 faibit，哪些情况下设置 badbit达成一致)。当全部3个状态位都设置为0时，说明一切顺利。程序可以检查流状态，并使用这种信息来决定下一步做什么。表17.4列出了这些位和一些报告或改变流状态的ios base 方法。

设置状态
表17.4中的两种方法–clear()和setstate()很相似。它们都重置状态，但采取的方式不同。clear()方法将状态设置为它的参数。因此，下面的调用将使用默认参数0，这将清除全部3个状态位(eofbit、badbi和 failbit):

clear();

同样，下面的调用将状态设置为cofbit;也就是说，cofbit将被设置，另外两个状态位被清除

clear(eofbit);

而setstate()方法只影响其参数中已设置的位。因此，下面的调用将设置cofbit，而不会影响其他位:

setstate(eofbit):

因此，如果failbit被设置，则仍将被设置。
为什么需要重新设置流状态呢?对于程序员来说，最常见的理由是，在输入不匹配或到达文件尾时需要使用不带参数的 cear()重新打开输入。这样做是否有意义，取决于程序要执行的任务。稍后将介绍一些例子。setstate()的主要用途是为输入和输出函数提供一种修改状态的途径。例如，如果num是一个 int，则下面的调用将可能导致 operator >>(int&)使用 setstate( )设置 failbit 或 eofbit:

cin >>num:/read an int

2.I/O 和异常

假设某个输入函数设置了eofbit，这是否会导致异常被引发呢?在默认情况下，答案是否定的。但可
以使用 exceptions()方法来控制异常如何被处理。首先，介绍一些背景知识。exceptions()方法返回一个位字段，它包含3位，分别对应于eotbit、failbit和 badbit。修改流状态涉及clear()或setstate()，这都将使用clear()。修改流状态后，clear()方法将当前的流状态与 exceptions()返回的值进行比较。如果在返回值中某一位被设置，而当前状态中的对应位也被设置则 clear()将引发 ios base::àilure 异常。如果两个值都设置了 badbit，将发生这种情况。如果 exceptions()返回goodbit，则不会引发任何异常。ios base::ailure 异常类是从 std::exception 类派生而来的，因此包含一个 whal()
方法。exceptions()的默认设置为goodbit，也就是说，没有引发异常。但重载的exceptions(iostate)函数使得能够控制其行为:

cin.exceptions(badbit);// setting badbit causes exception to be thrown

位运算符 OR(在附录E讨论)使得能够指定多位。例如，如果badbit或eobit 随后被设置，下面的语句将引发异常:

cin.exceptions(badbiteofbit):

程序清单17.12对程序清单17.11进行了修改，以便程序能够在failbit 被设置时引发并捕获异常。

程序清单 17.12 cinexcp.cpp

// cinexcp.cpp -- having cin throw an exception
#include <iostream>
#include <exception>

int main()
{
   
   
    using namespace std;
    // have failbit cause an exception to be thrown
    cin.exceptions(ios_base::failbit);
    cout <<