17.5.1. Форматированный ввод и вывод

Кроме флага состояния (см. раздел 8.1.2), каждый объект iostream имеет также флаг формата, контролирующий подробности формата ввода и вывода. Флаг формата контролирует такие аспекты, как формат записи целочисленных значений, точность значений с плавающей запятой, ширина выводимого элемента и т.д.

Библиотека определяет набор перечисленных в табл. 17.17 и 17.18 манипуляторов (manipulator) (см. раздел 1.2), изменяющих флаг формата потока. Манипулятор — это функция или объект, влияющие на состояние потока и применяемые как операнд оператора ввода или вывода. Как и операторы ввода и вывода, манипулятор возвращает потоковый объект, к которому он применяется; таким образом, можно объединить манипуляторы и данные в один оператор.

Таблица 17.17. Манипуляторы, определенные в объекте iostream

boolalpha Отображать значения true и false как строки *noboolalpha Отображать значения true и false как 0 и 1 showbase Создавать префикс, означающий базу целочисленных значений *noshowbase Не создавать префикс базы чисел showpoint Всегда отображать десятичную точку для значений с плавающей запятой *noshowpoint Отображать десятичную точку, только если у значения есть дробная часть showpos Отображать + для положительных чисел *noshowpos Не отображать + в неотрицательных числах uppercase Выводить 0X в шестнадцатеричной и E в экспоненциальной формах записи *nouppercase Выводить 0x в шестнадцатеричной и е в экспоненциальной формах записи *dec Отображать целочисленные значения с десятичной базой числа hex Отображать целочисленные значения с шестнадцатеричной базой числа oct Отображать целочисленные значения с восьмеричной базой числа left Добавлять дополняющие символы справа от значения right Добавлять дополняющие символы слева от значения internal Добавлять дополняющие символы между знаком и значением fixed Отображать значения с плавающей точкой в десятичном представлении scientific Отображать значения с плавающей точкой в экспоненциальном представлении hexfloat Отображать значения с плавающей точкой в шестнадцатеричном представлении (нововведение С++11) defaultfloat Вернуть формат числа с плавающей точкой в десятичный (нововведение С++11) unitbuf Сбрасывать буфер после каждой операции вывода *nounitbuf Восстановить обычный сброс буфера *skipws Пропускать отступы в операторах ввода noskipws Не пропускать отступы в операторах ввода flush Сбросить буфер объекта ostream ends Вставить нулевой символ, а затем сбросить буфер объекта ostream endl Вставить новую строку, а затем сбросить буфер объекта ostream

*Означает стандартное состояние потока

Таблица 17.18. Манипуляторы, определенные в объекте iomanip

setfill(ch) Заполнить отступ символом ch setprecision(n) Установить точность n числа с плавающей точкой setw(w) Читать или писать значение в w символов setbase(b) Вывод целых чисел с базой b

Ранее в программах уже использовался манипулятор endl, который "записывался" в поток вывода как будто это значение. Но манипулятор endl — не обычное значение; он выполняет операцию: выводит символ новой строки и сбрасывает буфер.

Большинство манипуляторов изменяет флаг формата

Манипуляторы используются для двух общих категорий управления выводом: контроль представления числовых значений, а также контроль количества и расположения заполнителей. Большинство манипуляторов, изменяющих флаг формата, предоставлены парами для установки и сброса; один манипулятор устанавливает флаг формата в новое значение, а другой сбрасывает его, восстанавливая стандартное значение.

Манипуляторы, изменяющие флаг формата потока, обычно оставляют флаг формата измененным для всего последующего ввода-вывода.

Тот факт, что манипулятор вносит постоянное изменение во флаг формата, может оказаться полезным, когда имеется ряд операций ввода-вывода, использующих одинаковое форматирование. Действительно, некоторые программы используют эту особенность манипуляторов для изменения поведения одного или нескольких правил форматирования ввода или вывода. В таких случаях факт изменения потока является желательным.

Но большинство программ (и что еще важней, разработчиков) ожидают, что состояние потока будет соответствовать стандартным библиотечным значениям. В этих случаях оставленный в нестандартном состоянии поток может привести к ошибке. В результате обычно лучше отменить изменение состояния, как только оно больше не нужно.

Контроль формата логических значений

Хорошим примером манипулятора, изменяющего состояние формата своего объекта, является манипулятор boolalpha. По умолчанию значение типа bool выводится как 1 или 0. Значение true выводится как целое число 1, а значение false как 0. Это поведение можно переопределить, применив к потоку манипулятор boolalpha:

cout << "default bool values: " << true << " " << false

     << " alpha bool values: " << boolalpha

     << true << " " << false << endl;

Эта программа выводит следующее:

default bool values: 1 0

alpha bool values: true false

Как только манипулятор boolalpha "записан" в поток cout, способ вывода логических значений изменяется. Последующие операции вывода логических значений отобразят их как "true" или "false".

Чтобы отменить изменение флага формата потока cout, применяется манипулятор noboolalpha:

bool bool_val = get_status();

cout << boolalpha    // устанавливает внутреннее состояние cout

     << bool_val

     << noboolalpha; // возвращает стандартное внутреннее состояние

Здесь формат вывода логических значений изменен только для вывода значения bool_val. Как только это значение будет выведено, поток немедленно возвращается в первоначальное состояние.

Определение базы целочисленных значений

По умолчанию целочисленные значения выводятся и читаются в десятичном формате. Используя манипуляторы hex, oct и dec, базу записи числа можно изменить на восьмеричную, шестнадцатеричную и обратно на десятичную базу:

cout << "default: " << 20 << " " << 1024 << endl;

cout << "octal: " << oct << 20 << " " << 1024 << endl;

cout << "hex: " << hex << 20 << " " << 1024 << endl;

cout << "decimal: " << dec << 20 << " " << 1024 << endl;

После компиляции и запуска на выполнение эта программа выводит следующее:

default: 20 1024

octal: 24 2000

hex: 14 400

decimal: 20 1024

Обратите внимание, как и манипулятор boolalpha, эти манипуляторы изменяют флаг формата. Они срабатывают сразу после применения и влияют на весь последующий вывод целочисленных значений, пока формат не изменит применение другого манипулятора.

Манипуляторы hex, oct и dec влияют на вывод только целочисленных операндов, но не значений с плавающей запятой.

Индикация базы числа в выводе

По умолчанию при выводе числа нет никакого визуального уведомления об используемой базе. Например, 20 — это действительно 20, или восьмеричное представление числа 16? Когда числа выводятся в десятичном режиме, они отображаются, как и ожидается. Если необходимо выводить восьмеричные или шестнадцатеричные значения, вероятней всего, придется использовать также манипулятор showbase. Он заставляет поток вывода использовать те же соглашения, что и при определении базы целочисленных констант.

• Предваряющий 0x означает шестнадцатеричный формат.

• Предваряющий 0 означает восьмеричный формат.

• Отсутствие любого индикатора означает десятичное число.

Здесь предыдущая программа пересмотрена для использования манипулятора showbase:

cout << showbase; // отображать базу при выводе целочисленных значений

cout << "default: " << 20 << " " << 1024 << endl;

cout << "in octal: " << oct << 20 << " " << 1024 << endl;

cout << "in hex: " << hex << 20 << " " << 1024 << endl;

cout << "in decimal: " << dec << 20 << " " << 1024 << endl;

cout << noshowbase; // возвратить состояние потока

Вывод пересмотренной программы проясняет смысл:

default: 20 1024

in octal: 024 02000

in hex: 0x14 0x400

in decimal: 20 1024

Манипулятор noshowbase возвращает поток cout в прежнее состояние, когда индикатор базы не отображается.

По умолчанию шестнадцатеричные значения выводятся в нижнем регистре с x, также в нижним регистре. Манипулятор uppercase позволяет отобразить X и шестнадцатеричные цифры a-f в верхнем регистре:

cout << uppercase << showbase << hex

     << "printed in hexadecimal: " << 20 << " " << 1024

     << nouppercase << noshowbase << dec << endl;

Этот оператор создает следующий вывод:

printed in hexadecimal: 0X14 0X400

Манипуляторы nouppercase, noshowbase и dec применяются для возвращения потока в исходное состояние.

Контроль формата значений с плавающей точкой

Контролировать можно три аспекта вывода числа с плавающей запятой.

• Количество выводимых цифр точности.

• Выводится ли число в шестнадцатеричном формате, как фиксированное десятичное число или в экспоненциальном представлении.

• Выводится ли десятичная точка для целочисленных значений с плавающей запятой.

По умолчанию значения с плавающей запятой выводятся с шестью цифрами точности; десятичная точка не отображается при отсутствии дробной части; в зависимости от величины значения используется фиксированный десятичный формат или экспоненциальная форма. Библиотека выбирает формат, увеличивающий удобочитаемость числа. Очень большие и очень маленькие значения выводятся в экспоненциальном представлении. Другие значения выводятся в фиксированном десятичном формате.

Определение точности

По умолчанию точность контролирует общее количество отображаемых цифр. При выводе значение с плавающей запятой округляется (а не усекается) до текущей точности. Таким образом, если текущая точность четыре, то число 3.14159 становится 3.142; если точность три, то оно выводится как 3.14.

Для изменения точности можно воспользоваться функцией-членом precision() объекта ввода-вывода или манипулятором setprecision. Функция-член precision() перегружена (см. раздел 6.4). Одна ее версия получает значение типа int и устанавливает точность в это новое значение. Она возвращает предыдущее значение точности. Другая версия не получает никаких аргументов и возвращает текущее значение точности. Манипулятор setprecision получает аргумент, который и использует для установки точности.

Манипулятор setprecision и другие манипуляторы, получающие аргументы, определяются в заголовке iomanip.

Следующая программа иллюстрирует различные способы контроля точности при выводе значения с плавающей точкой:

// cout.precision() сообщает текущее значение точности

cout << "Precision: " << cout.precision()

     << ", Value: " << sqrt(2.0) << endl;

// cout.precision (12) запрашивает вывод 12 цифр точности

cout.precision(12);

cout << "Precision: " << cout.precision()

     << ", Value: " << sqrt(2.0) << endl;

// альтернативный способ установки точности с использованием

// манипулятора

setprecision cout << setprecision(3);

cout << "Precision: " << cout.precision()

     << ", Value: " << sqrt(2.0) << endl;

Эта программа выводит следующее:

Precision: 6, Value: 1.41421

Precision: 12, Value: 1.41421356237

Precision: 3, Value: 1.41

Программа использует библиотечную функцию sqrt(), определенную в заголовке cmath. Функция sqrt() перегружена и может быть вызвана с аргументами типа float, double или long double. Она возвращает квадратный корень своего аргумента.

Определение формы записи чисел с плавающей запятой

Если нет реальной необходимости контролировать представление числа с плавающей запятой (например, для вывода данных в столбик, отображения денежных данных или процентов), лучше позволить библиотеке выбирать форму записи самостоятельно.

Используя соответствующий манипулятор, можно заставить поток использовать научную, фиксированную или шестнадцатеричную форму записи. Манипулятор scientific задает использование экспоненциального представления. Манипулятор fixed задает использование фиксированных десятичных чисел.

Новая библиотека позволяет выводить значения с плавающей точкой в шестнадцатеричном формате при помощи манипулятора hexfloat. Новая библиотека предоставляет еще один манипулятор, defaultfloat. Он возвращает поток в стандартное состояние, при котором выбор формы записи осуществляется на основании выводимого значения.

Эти манипуляторы изменяют также заданное для потока по умолчанию значение точности. После применения манипуляторов scientific, fixed или hexfloat значение точности контролирует количество цифр после десятичной точки. По умолчанию точность определяет количество цифр до и после десятичной точки. Манипуляторы fixed и scientific позволяют выводить числа, выстроенные в столбцы, с десятичной точкой в фиксированной позиции относительно дробной части:

cout << "default format: " << 100 * sqrt(2.0) << ' '

     << "scientific: " << scientific << 100 * sqrt(2.0) << ' '

     << "fixed decimal: " << fixed << 100 * sqrt(2.0) << ' '

     << "hexadecimal: " << hexfloat << 100 * sqrt(2.0) << ' '

     << "use defaults: " << defaultfloat << 100 * sqrt(2.0)

     << " ";

Получается следующий вывод:

default format: 141.421

scientific: 1.414214e+002

fixed decimal: 141.421356

hexadecimal: 0x1.1ad7bcp+7

use defaults: 141.421

По умолчанию шестнадцатеричные цифры и символ е, используемый в экспоненциальном представлении, выводятся в нижнем регистре. Манипулятор uppercase позволяет выводить эти значения в верхнем регистре.

Вывод десятичной точки

По умолчанию, когда дробная часть значения с плавающей точкой равна 0, десятичная точка не отображается. Манипулятор showpoint требует отображать десятичную точку всегда:

cout << 10.0 << endl;        // выводит 10

cout << showpoint << 10.0    // выводит 10.0000

     << noshowpoint << endl; // возвращает стандартный формат

                             // десятичной точки

Манипулятор noshowpoint восстанавливает стандартное поведение. У вывода следующих выражений будет стандартное поведение, подразумевающее отсутствие десятичной точки, если дробная часть значения с плавающей точкой отсутствует.

Дополнение вывода

При выводе данных в столбцах зачастую необходим довольно подробный контроль над форматированием данных. Библиотека предоставляет несколько манипуляторов, обеспечивающих контроль, который может понадобиться.

• Манипулятор setw задает минимальное пространство для следующего числового или строкового значения.

• Манипулятор left выравнивает текст по левому краю вывода.

• Манипулятор right выравнивает текст по правому краю (принято по умолчанию).

• Манипулятор internal контролирует положение знака отрицательных значений. Выравнивает знак по левому краю, а значение по правому, дополняя пространство между ними пробелами.

• Манипулятор setfill позволяет задать альтернативный символ для дополнения вывода. По умолчанию принят пробел.

Манипуляторы setw и endl не изменяют внутреннее состояние потока вывода. Они определяют только последующий вывод.

Эти манипуляторы иллюстрирует следующая программа:

int i = -16;

double d = 3.14159;

// дополняет первый столбец, обеспечивая минимум 12 позиций вывода

cout << "i: " << setw(12) << i << "next col" << ' '

     << "d: " << setw(12) << d << "next col" << ' ';

// дополняет первый столбец и выравнивает все столбцы по левому краю

cout << left

     << "i: " << setw(12) << i << "next col" << ' '

     << "d: " << setw(12) << d << "next col" << ' '

     << right; // восстанавливает стандартное выравнивание

// дополняет первый столбец и выравнивают все столбцы по правому краю

cout << right

     << "i: " << setw(12) << i << "next col" << ' '

     << "d: " << setw(12) << d << "next col" << ' ';

// дополняет первый столбец и помещает дополнение в поле

cout << internal

     << "i: " << setw(12) << i << "next col" << ' '

     << "d: " << setw(12) << d << "next col" << ' ';

// дополняет первый столбец, используя символ # как заполнитель

cout << setfill('#')

     << "i: " << setw(12) << i << "next col" << ' '

     << "d: " << setw(12) << d << "next col" << ' '

     << setfill(' '); // восстанавливает стандартный символ заполнения

Вывод этой программы таков:

i:          -16next col

d:      3.14159next col

i: -16         next col

d: 3.14159     next col

i:          -16next col

d:      3.14159next col

i: -         16next col

d:      3.14159next col

i: -#########16next col

d: #####3.14159next col

Контроль формата ввода

По умолчанию операторы ввода игнорируют символы отступа (пробел, табуляция, новая строка, новая страница и возврат каретки).

char ch;

while (cin >> ch)

 cout << ch;

Этот цикл получает следующую исходную последовательность:

a b     с

d

Он выполняется четыре раза, читая символы от а до d, пропуская промежуточные пробелы, возможные символы табуляции и новой строки. Вывод этой программы таков:

abcd

Манипулятор noskipws заставляет оператор ввода читать, не игнорируя отступ. Для возвращения к стандартному поведению применяется манипулятор skipws:

cin >> noskipws; // установить cin на чтение отступа

while (cin >> ch)

 cout << ch;

cin >> skipws; // возвратить cin к стандартному игнорированию отступа

При том же вводе этот цикл делает семь итераций, читая отступы как символы во вводе. Его вывод таков:

a b     с

d

Упражнения раздела 17.5.1

Упражнение 17.34. Напишите программу, иллюстрирующую использование каждого манипулятора из табл. 17.17 и 17.18.

Упражнение 17.35. Напишите версию программы вывода квадратного корня, но выводящую на сей раз шестнадцатеричные цифры в верхнем регистре.

Упражнение 17.36. Измените программу из предыдущего упражнения так, чтобы различные значения с плавающей точкой выводились в столбце.

Больше книг — больше знаний!

Заберите 30% скидку новым пользователям на все книги Литрес с нашим промокодом

ПОЛУЧИТЬ СКИДКУ