Язык программирования C++. Пятое издание - Стенли Липпман

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:

os << "please enter a value: ";

Использование буфера позволяет операционной системе объединить несколько операций вывода данной программы на системном уровне в одну операцию. Поскольку запись в устройство может занять много времени, возможность операционной системы объединить несколько операций вывода в одну может существенно повысить производительность.

Существует несколько условий, приводящих к сбросу буфера, т.е. к фактической записи на устройство вывода или в файл.

• Программа завершается нормально. Все буфера вывода освобождаются при выходе из функции main().

• В некий случайный момент времени буфер может оказаться заполненным. В этом случае перед записью следующего значения происходит сброс буфера.

• Сброс буфера можно осуществить явно, использовав такой манипулятор, как endl (см. раздел 1.2).

• Используя манипулятор unitbuf, можно установить такое внутреннее состояние потока, чтобы буфер освобождался после каждой операции вывода. Для объекта cerr манипулятор unitbuf установлен по умолчанию, поэтому запись в него приводит к немедленному выводу.

• Поток вывода может быть связан с другим потоком. В таком случае буфер привязанного потока сбрасывается при каждом чтении или записи другого потока. По умолчанию объекты cin и cerr привязаны к объекту cout. Следовательно, чтение из потока cin или запись в поток cerr сбрасывает буфер потока cout.

Сброс буфера вывода

В приведенных ранее программах уже не раз использовался манипулятор endl, который записывает символ новой строки и сбрасывает буфер. Существуют еще два подобных манипулятора: flush и ends. Манипулятор flush используется для сброса буфер потока без добавления символов в вывод. Манипулятор ends добавляет в буфер нулевой символ, а затем сбрасывает его.

cout << "hi!" << endl;  // выводит hi, новую строку и сбрасывает буфер

cout << "hi!" << flush; // выводит hi и сбрасывает буфер, ничего не

                        // добавляя

cout << "hi!" << ends;  // выводит hi, нулевой символ

                        // и сбрасывает буфер

Манипулятор unitbuf

Если сброс необходим при каждом выводе, лучше использовать манипулятор unitbuf, который сбрасывает буфер потока после каждой записи. Манипулятор nounitbuf восстанавливает для потока использование обычного управляемого системой сброса буфера:

cout << unitbuf;   // при любой записи буфер будет сброшен немедленно

// любой вывод сбрасывается немедленно, без всякой буферизации

cout << nounitbuf; // возвращение к обычной буферизации

Внимание! При сбое программы буфер не сбрасывается

Буфер вывода не сбрасывается, если программа завершается аварийно. При сбое программы вполне вероятно, что выводимые ею данные могут остаться в буфере, ожидая вывода.

При попытке отладить аварийно завершающуюся программу необходимо гарантировать, что любой подозрительный вывод будет сброшен сразу. Программист может впустую потратить множество часов на отслеживание вовсе не того кода только потому, что фактически последний буфер вывода просто не сбрасывается.

Связывание потоков ввода и вывода

Когда поток ввода связан с потоком вывода, любая попытка чтения данных из потока ввода приведет к предварительному сбросу буфера, связанного с потоком вывода. Библиотечные объекты cout и cin уже связаны, поэтому оператор cin >> ival; заставит сбросить буфер, связанный с объектом cout.

В интерактивных системах потоки ввода и вывода обычно связаны. При выполнении программы это гарантирует, что приглашения к вводу будут отображены до того, как система перейдет к ожиданию ввода данных пользователем.

Существуют две перегруженные (см. раздел 6.4) версии функции tie(): одна не получает никаких аргументов и возвращает указатель на поток вывода, к которому в настоящее время привязан данный объект, если таковой вообще имеется. Функция возвращает пустой указатель, если поток не связан.

Вторая версия функции tiе() получает указатель на объект класса ostream и связывает себя с ним. Таким образом, код x.tie(&o) связывает поток x с потоком вывода o.

Объект класса istream или ostream можно связать с другим объектом класса ostream:

cin.tie(&cout); // только для демонстрации: библиотека

                // автоматически связывает объекты cin и cout

// old_tie указывает на поток (если он есть),

// в настоящее время связанный с объектом cin

ostream *old_tie = cin.tie(nullptr); // объект cin больше не связан

// связь cin и cerr; не лучшая идея, поскольку объект cin должен быть

// привязан к объекту cout

cin.tie(&cerr);   // чтение в cin сбрасывает объект cerr, а не cout

cin.tie(old_tie); // восстановление обычной связи между cin и cout

Чтобы связать данный поток с новым потоком вывода, функции tie() передают указатель на новый поток. Чтобы разорвать существующую связь, достаточно передать в качестве аргумента значение 0. Каждый поток может быть связан одновременно только с одним потоком. Однако несколько потоков могут связать себя с тем же объектом ostream.

8.2. Ввод и вывод в файл

В заголовке fstream определены три типа, поддерживающие операции ввода и вывода в файл: класс ifstream читает данные из указанного файла, класс ofstream записывает данные в файл, класс fstream читает и записывает данные в тот же файл. Использование того же файла для ввода и вывода рассматривается в разделе 17.5.3.

Эти типы поддерживают те же операции, что и описанные ранее объекты cin и cout. В частности, для чтения и записи в файлы можно использовать операторы ввода-вывода (<< и >>), можно использовать функцию getline() (см. раздел 3.2.2) для чтения из потока ifstream. Материал, изложенный в разделе 8.1, относится также и к этим типам.

Кроме поведения, унаследованного от типа iostream, определенные в заголовке fstream типы имеют в дополнение члены для работы с файлами, связанными с потоком. Эти операции перечислены в табл. 8.3, они могут быть вызваны для объектов классов fstream, ifstream или ofstream, но не других типов ввода-вывода.

Таблица 8.3. Операции, специфические для типов заголовка fstream

fstream fstrm; Создает несвязанный файловый поток, fstream — это один из типов, определенных в заголовке fstream fstream fstrm(s); Создает объект класса fstream и открывает файл по имени s. Параметр s может иметь тип string или быть указателем на символьную строку в стиле С (см. раздел 3.5.4). Эти конструкторы являются явными (см. раздел 7.5.4). Заданный по умолчанию режим файла зависит от типа fstream fstream fstrm(s, режим); Подобен предыдущему конструктору, но открывает файл s в указанном режиме fstrm.open(s) fstrm.open(s, режим) Открывает файл s и связывает его с потоком fstrm. Параметр s может иметь тип string или быть указателем на символьную строку в стиле С. Заданный по умолчанию режим файла зависит от типа fstream. Возвращает тип void fstrm.close() Закрывает файл, с которым связан поток fstrm. Возвращает тип void fstrm.is_open() Возвращает значение типа bool, указывающее, был ли связанный с потоком fstrm файл успешно открыт и не был ли он закрыт 

8.2.1. Использование объектов файловых потоков