Потоки и система ввода-вывода

Базовые типы для работы с потоками

Все инструменты для работы с системой ввода-вывода и потоками в языке С++ определены в стандартной библиотеке. Заголовочный файл iostream определяет следующие базовые типы для работы с потоками:

• istream и wistream: читают данные с потока

• ostream и wostream: записывают данные в поток

• iostream и wiostream: читают и записывают данные в поток

Для каждого типа определен его двойник, который начинается на букву w и который предназначен для поддержки данных типа wchar_t.

Эти типы являются базовыми для других классов, управляющих потоками ввода-вывода.

Объект типа ostream получает значения различных типов, преобразует их в последовательность символов и передает их через буфер в определенное место для вывода (консоль, файл, сетевые интерфейсы и т.д.)

Поток istream получает через буфер из определенного места последовательности символов (с консоли, из файла, из сети и т.д.) и преобразует эти последовательности в значения различных типов. То есть когда мы вводим данные (с той же клавиатуры в консоли), сначала данные накапливаются в буфере и только затем передаются объекту istream.

По умолчанию в стандартной библиотеке определены объекты этих классов - cout, cin, cerr, которые работают с консолью.

Запись в поток

Для записи данных в поток ostream применяется оператор <<. Этот оператор получает два операнда. Левый операнд представляет объект типа ostream, а правый операнд - значение, которое надо вывести в поток.

К примеру, по умолчанию стандартная библиотека C++ предоставляет объект cout, который представляет тип ostream и позволяет выводить данные на консоль:

#include <iostream>

int main()
{
	std::cout << "Hello" << std::endl;
}

Так как оператор << возвращает левый операнд - cout, то с помощью цепочки операторов мы можем передать на консоль несколько значений:

std::cout << "Hello" << " world" << std::endl;

Чтение данных

Для чтения данных из потока применяется оператор ввода >>, который принимает два операнда. Левый операнд представляет поток istream, с которого производится считывание, а правый операнд - объект, в который считываются данные.

Для чтения с консоли применяется объект cin, который представляет тип istream.

#include <iostream>
 
int main()
{   
    int age;
    double weight;
    std::cout << "Input age: ";
    std::cin >> age;
    std::cout << "Input weight: ";
    std::cin >> weight;
    std::cout << "Your age: " << age << "\t your weight: " << weight << std::endl;
}

Однако такой способ не очень подходит для чтения строк с консоли особенно когда считываемая строка содержит пробельные символы. В этом случае лучше использовать встроенную функцию getline(), которая в качестве параметра принимает поток istream и переменную типа string, в которую надо считать данные:

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
	std::string name;
	std::cout << "Input name: ";
	getline(std::cin, name);
	//std::cin >> name;
	std::cout << "Your name: " << name <<std::endl;
}

Пример работы программы:

Input name: Tom Smit
Your name: Tom Smit

По умолчанию признаком окончания ввода служит перевод на другую строку, например, с помощью клавиши Enter. Но также можно задать свой признак окончания ввода с помощью дополнительного параметра функции getline(). Для этого надо передать символ, который будет служить окончанием ввода:

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
    std::string text;
    std::cout << "Input text: " << std::endl;
    getline(std::cin, text, '*');   // окончанием ввода будет служить символ *
    std::cout << "\nYour text:" <<std::endl;
    std::cout << text <<std::endl;
}

В данном случае ввод завершится, когда пользователь введет символ *. Таким образом, мы можем ввести многострочный текст, но при вводе звездочки ввод завершится. Пример работы программы:

Input text:
Hello World
Good bye world*

Your text:
Hello World
Good bye world

Вывод ошибок

Для вывода сообщения об ошибке на консоль применяется объект cerr, который представляет объект типа ostream:

#include <iostream>

int main()
{
	std::cerr << "Error occured" << std::endl;
}

Потоки символов wchar_t

Для работы с потоками данных типов wchar_t в стандартной библиотеке определены объекты wcout (тип wostream), wcerr (тип wostream) и wcin (тип wistream), которые являются аналогами для объектов cout, cerr и cin и работают аналогично

#include <iostream>

int main()
{
	int age;
	double weight;
	std::wcout << "Input age: ";
	std::wcin >> age;
	std::wcout << "Input weight: ";
	std::wcin >> weight;
	if (age <= 0 || weight <= 0)
		std::wcerr << "Invalid data" << std::endl;
	else
		std::wcout << "Your age: " << age << "\t your weight: " << weight << std::endl;
}