17.5.2. Не форматированные операции ввода-вывода

До сих пор в программах использовались только операции форматированного ввода-вывода (formatted IO). Операторы ввода и вывода (<< и >>) форматируют читаемые и выводимые данные согласно их типу. Операторы ввода игнорируют отступ; операторы вывода применяют дополнение, точность и т.д.

Библиотека предоставляет также набор низкоуровневых функций не форматированного ввода-вывода (unformatted IO). Эти функции позволяют работать с потоком как с последовательностью неинтерпретируемых байтов.

Однобайтовые операции

Некоторые из не форматированных операций имеют дело с обработкой потока по одному байту за раз. Они описаны в табл. 17.19 и читают данные, не игнорируя отступ. Например, функции не форматированного ввода-вывода get() и put() позволяют читать и записывать символы по одному:

char ch;

while (cin.get(ch))

 cout.put(ch);

Эта программа сохраняет отступ во вводе. Ее вывод идентичен вводу. Она работает так же, как и предыдущая программа, использовавшая манипулятор noskipws.

Таблица 17.19. Однобайтовые низкоуровневые функции ввода-вывода

Возвращение во входной поток

Иногда необходимо читать отдельные символы так, чтобы знать, к чему быть готовым. В таких случаях символы желательно возвращать в поток. Библиотека предоставляет три способа сделать это, и у каждого из них есть свои отличия.

• Функция peek() возвращает копию следующего символа во входном потоке, но не изменяет поток. Возвращенное значение остается в потоке.

• Функция unget() создает резервную копию входного потока, чтобы независимо от того, какое значение было последним возвращенным, оно все еще оставалось в потоке. Функцию unget() можно вызвать, даже не зная, какое значение было извлечено из потока последним.

• Функция putback() — это более специализированная версия функции unget(): она возвращает последнее прочитанное из потока значение, но получает аргумент, который должен совпадать с последним прочитанным значением.

Таким образом, они гарантируют возможность вернуть в поток как минимум одно значение перед следующим чтением. Следовательно, гарантированно не получится вызвать функции putback() или unget() последовательно, без промежуточной операции чтения.

Возвращение значения типа int из операций ввода

Функция peek() и версия функции get() без аргументов возвращают прочитанный символ из входного потока как значение типа int. Этот факт может удивить; казалось бы, более естественным было бы возвращение типа char.

Причина возвращения этими функциями типа int в том, чтобы позволить им возвратить маркер конца файла. Полученный набор символов позволяет использовать каждое значение в диапазоне типа char и представлять фактические символы. Но в этом диапазоне нет никакого специального значения для представления конца файла.

Функции, возвращающие тип int, преобразуют возвращаемый символ в тип unsigned char, а затем преобразуют это значение в тип int. В результате, даже если в наборе символов будут символы, соответствующие отрицательным значениям, возвращенный этими функциями тип int будет иметь положительное значение (см. раздел 2.1.2). Библиотека использует отрицательное значение для представления конца файла, гарантируя таким образом его отличие от любого настоящего символьного значения. Чтобы не обязывать разработчиков знать фактическое возвращаемое значение, заголовок iostream определяет константу EOF, которую можно использовать для проверки, не является ли возвращенное функцией get() значение концом файла. Вот почему для содержания значения, возвращаемого этими функциями, используется переменная типа int.

int ch; // возвращаемое fromget() значение содержится в int, а не char

// цикл чтения и записи всех данных во вводе

while ((ch = cin.get()) != EOF)

 cout.put(ch);

Эта программа работает так же, как и прежняя, но здесь для чтения ввода используется функция get().

Внимание! Низкоуровневые функции подвержены ошибкам

Обычно рекомендуется использовать высокоуровневые абстракции, предоставляемые библиотекой. Функции ввода-вывода, возвращающие значение типа int, являются хорошим подтверждением правильности этой рекомендации.

Обычной ошибкой программирования является присвоение значения,возвращаемого функцией get() или peek(), возвращающей тип int, переменной типа char, а не int. Это, безусловно, будет ошибкой, но компилятор ее не обнаружит. То, что произойдет в результате этой ошибки, зависит от конкретной машины и введенных данных. Например, если машина интерпретирует символ как беззнаковое целое число, приведенный ниже цикл окажется бесконечным.

char ch; // применение типа char здесь приведет к катастрофе!

// значение, возвращенное функцией get() объекта с in,

// преобразуется из int в char, а затем сравнивается с int

while ((ch = cin.get()) != EOF)

 cout.put(ch);

Проблема в том, что когда функция get() возвращает значение EOF, оно преобразуется в беззнаковое значение типа unsigned char. Это преобразованное значение не будет равно целочисленному значению EOF, поэтому цикл не закончится никогда. Такие ошибки обычно обнаруживаются при проверке.

Но нельзя быть уверенным в том, что на тех машинах, где символы интерпретируются как знаковый топ, поведение цикла будет аналогичным. Ведь результат переполнения переменной беззнакового типа зависит от компилятора. На большинстве машин этот цикл будет работать нормально, если только во вводимых данных не встретится символ, соответствующий значению EOF. Поскольку в обычных данных такие символы маловероятны, низкоуровневые операторы ввода-вывода могут пригодиться при чтении только бинарных значений, которые не соответствуют непосредственно обычным символам и числовым значениям. На машине автора, например, цикл преждевременно завершается в случае ввода символа, значением которого является '377'. Когда значение '377' на машине автора преобразуется в тип signed char, получается значение -1. Если во введенных данных встретится это значение, оно будет рассматриваться как символ (преждевременного) конца файла.

При чтении и записи типизированных значений такие ошибки не возникают. Поэтому по возможности следует использовать предоставляемые библиотекой высокоуровневые операторы, что гораздо безопасней.

Многобайтовые операции

Некоторые операции не форматированного ввода-вывода работают с порциями данных за раз. Эти операции могут быть полезны, если важна скорость, но, как и другие низкоуровневые операции, они подвержены ошибкам. В частности эти операции требуют резервирования и управления символьными массивами (см. раздел 12.2), используемыми для сохранения и возвращения данных. Многобайтовые операции перечислены в табл. 17.20.

Таблица 17.20. Многобайтовые низкоуровневые операции ввода-вывода

Функции get() и getline() имеют схожие, но не идентичные параметры. В каждом случае sink — это символьный массив, в который помещаются данные. Обе функции читают, пока не будет выполнено одно из следующих условий:

• Прочитано size - 1 символов.

• Встретился конец файла.

• Встретился символ разделения.

Эти функции отличаются обработкой разделителя: функция get() оставляет разделитель как следующий символ потока istream, а функция getline() читает и отбрасывает разделитель. В любом случае разделитель не сохраняется в массиве sink.

Весьма распространенная ошибка: намереваться удалить разделитель из потока, но забыть сделать это.

Определение количества читаемых символов

Некоторые из операций читают из ввода неизвестное количество байтов. Для определения количества символов, прочитанных последней операцией не форматированного ввода, можно вызвать функцию gcount(). Имеет смысл вызывать функцию gcount() перед любым вмешательством в операции не форматированного ввода. В частности, операции с единичными символами, возвращающими их в поток, также являются операциями не форматированного ввода. Если функции peek(), unget() или putback() будут вызваны перед вызовом функции gcount(), то будет возвращено значение 0.

Упражнения раздела 17.5.2

Упражнение 17.37. Используйте не форматированную версию функции getline() для чтения файла по строке за раз. Проверьте программу на примере файла с пустыми строками, а также со строками, длинна которых больше символьного массива, переданного функции getline().

Упражнение 17.38. Дополните программу из предыдущего упражнения так, чтобы выводить каждое прочитанное слово в отдельной строке.