Язык программирования C++. Пятое издание - Стенли Липпман

8.1.2. Флаги состояния

В связи с наследованием классов ввода-вывода возможно возникновение ошибок. Некоторые из ошибок исправимы, другие происходят глубоко в системе и не могут быть исправлены в области видимости программы. Классы ввода-вывода определяют функции и флаги, перечисленные в табл. 8.2, позволяющие обращаться к флагам состояния (condition state) потока и манипулировать ими.

Таблица 8.2. Флаги состояния библиотеки ввода-вывода

strm::iostate strm — один из типов ввода-вывода, перечисленных в табл. 8.1. iostate — машинно-зависимый целочисленный тип, представляющий флаг состояния потока strm::badbit Значение флага strm::iostate указывает, что поток недопустим strm::failbit Значение флага strm::iostate указывает, что операция ввода- вывода закончилась неудачей strm::eofbit Значение флага strm::iostate указывает, что поток достиг конца файла strm::goodbit Значение флага strm::iostate указывает, что поток не находится в недопустимом состоянии. Это значение гарантированно будет нулевым s.eof() Возвращает значение true, если для потока s установлен флаг eofbit s.fail() Возвращает значение true, если для потока s установлен флаг failbit s.bad() Возвращает значение true, если для потока s установлен флаг badbit s.good() Возвращает значение true, если поток s находится в допустимом состоянии s.clear() Возвращает все флаги потока s в допустимое состояние s.clear(флаг) Устанавливает определенный флаг (флаги) потока s в допустимое состояние. Флаг имеет тип strm::iostate s.setstate(флаг) Добавляет в поток s определенный флаг. Флаг имеет тип strm::iostate s.rdstate() Возвращает текущее состояние потока s как значение типа strm::iostate

В качестве примера ошибки ввода-вывода рассмотрим следующий код:

int ival;

cin >> ival;

Если со стандартного устройства ввода ввести, например, слово Boo, то операция чтения потерпит неудачу. Оператор ввода ожидал значение типа int, но получил вместо этого символ В. В результате объект cin перешел в состояние ошибки. Точно так же объект cin окажется в состоянии ошибки, если ввести символ конца файла.

Как только произошла ошибка, последующие операции ввода-вывода в этом потоке будут терпеть неудачу. Читать или писать в поток можно только тогда, когда он находится в неошибочном состоянии. Поскольку поток может оказаться в ошибочном состоянии, код должен проверять его, прежде чем использовать. Проще всего определить состояние потокового объекта — это использовать его в условии:

while (cin >> word)

 // ok: операция чтения успешна ...

Условие оператора while проверяет состояние потока, возвращаемого выражением >>. Если данная операция ввода успешна, состояние остается допустимым и условие выполняется.

Опрос состояния потока

Использование потока в условии позволяет узнать только то, допустим ли он. Это ничего не говорит о случившемся. Иногда необходимо также узнать причину недопустимости потока. Например, действия после достижения конца файла, вероятно, будут отличаться от таковых после ошибки на устройстве ввода-вывода.

Библиотека ввода-вывода определяет машинно-зависимый целочисленный тип iostate, используемый для передачи информации о состоянии потока. Этот тип используется как коллекция битов, подобно переменной quiz1 в разделе 4.8. Классы ввода-вывода определяют четыре значения constexpr (разделе 2.4.4) типа iostate, представляющие конкретные битовые схемы. Эти значения используются для указания конкретных видов состояний ввода-вывода. Они используются с побитовыми операторами (см. раздел 4.8) для проверки или установки нескольких флагов за раз.

Флаг badbit означает отказ системного уровня, такой как неисправимая ошибка при чтении или записи. Как только флаг badbit установлен, использовать поток обычно больше невозможно. Флаг failbit устанавливается после исправимой ошибки, такой как чтение символа, когда ожидались числовые данные. Как правило, такие проблемы вполне можно исправить и продолжить использовать поток. Достижение конца файла устанавливает флаги и eofbit и failbit. Флаг goodbit, у которого гарантированно будет значение 0, не означает отказа в потоке. Если любой из флагов badbit, failbit или eofbit будет установлен, то оценивающее данный поток условие окажется ложным.

Библиотека определяет также набор функций для опроса состояния этих флагов. Функция good() возвращает значение true, если ни один из флагов ошибок не установлен. Функции bad(), fail() и eof() возвращает значение true, когда установлен соответствующий бит. Кроме того, функция fail() возвращает значение true, если установлен флаг badbit. Корректный способ определения общего состояния потока подразумевал бы использование функции good() или fail(). На самом деле код проверки потока в условии эквивалентен вызову !fail(). Функции bad() и eof() оповещают только о конкретной ошибке.

Управление флагами состояния

Функция-член rdstate() возвращает значение типа iostate, соответствующее текущему состоянию потока. Функция setstate() позволяет установить указанные биты состояния, чтобы указать возникшую проблему. Функция clear() перегружена (см. раздел 6.4): одна ее версия не получает никаких аргументов, а вторая получает один аргумент типа iostate.

Версия функции clear(), не получающая никаких аргументов, сбрасывает все биты отказа. После ее вызова функция good() возвращает значение true. Эти функции-члены можно использовать следующим образом:

// запомнить текущее состояние объекта cin

auto old_state = cin.rdstate();

cin.clear();             // сделать объект cin допустимым

process_input(cin);      // использовать объект cin

cin.setstate(old_state); // вернуть объект cin в прежнее состояние

Версия функции clear(), получающая аргумент, ожидает значение типа iostate, представляющее новое состояние потока. Для сброса отдельного флага используется функция-член rdstate() и побитовые операторы, позволяющие создать новое желаемое состояние.

Например, следующий код сбрасывает биты failbit и badbit, а бит eofbit оставляет неизменным:

// сбросить биты failbit и badbit, остальные биты оставить неизменными

cin.clear(cin.rdstate() & ~cin.failbit & ~cin.badbit);

Упражнения раздела 8.1.2

Упражнение 8.1. Напишите функцию, получающую и возвращающую ссылку на объект класса istream. Функция должна читать данные из потока до тех пор, пока не будет достигнут конец файла. Функция должна выводить прочитанные данные на стандартное устройство вывода. Перед возвращением потока верните все значения его флагов в допустимое состояние.

Упражнение 8.2. Проверьте созданную функцию, передав ей при вызове объект cin в качестве аргумента.

Упражнение 8.3. В каких случаях завершится следующий цикл while?

while (cin >> i) /* ... */

8.1.3. Управление буфером вывода

Каждый объект ввода-вывода управляет буфером, используемым для хранения данных, которые программа читает или записывает. Например, при выполнении следующего кода литеральная строка могла бы быть выведена немедленно или операционная система могла бы сохранить данные в буфере и вывести их позже: