第八章-運算符重載及流類庫(2011-3-28)

第九章運算符重載及流類庫C++程序設計1/36本章主要內容運算符重載流類庫文件流2/36運算符重載 C++語言允許程序員重新定義已有的運算符，使其能按用戶的要求完成一些特定的操作，這就是所謂的運算符重載。 運算符重載與函數重載相似，其目的是設置某一運算符，讓它具有另一種功能，盡管此運算符在原先C++語言中代表另一種含義，但他們彼此之間并不沖突。C++會根據運算符的位置辨別應使用哪一種功能進行運算。

3/36運算符重載 C++內部任何運算都是通過函數來實現的。運算符重載的實質就是函數重載。 在實現過程中，首先把指定的運算表達式轉化為對運算符函數的調用，運算對象轉化為運算符函數的實參，然后根據實參的類型來確定需要調用的函數，這個過程是在編譯過程中完成的。4/36運算符重載 運算符的重載形式有兩種：重載為類的成員函數和重載為類的友元函數。 運算符重載為類的成員函數的語法形式如下：<函數類型>operator<運算符>（<形參表>）{ <函數體>；} 運算符重載為類的友元函數的語法形式如下：friend<函數類型>operator<運算符>（<形參表>）{ <函數體>；}5/36例9.16/36P186<<、>>和++運算符重載實例插入符函數的一般形式為：ostream&operator<<(ostream&函數的流,類名&對象名){……//函數代碼return函數的流;}提取符函數的一般形式為：istream&operator>>(istream&函數的流,類名&對象名){……//函數代碼return函數的流;}7/36例9.28/36例9.3函數調用方式；直接使用運算符9/36例9.4

10/36類運算符和友元運算符的區(qū)別P190如果運算符所需的操作數，尤其是第一個操作數希望進行隱式類型轉換，則該運算符應該通過友元來重載。另一方面，如果一個運算符的操作需要修改類對象的狀態(tài)，則應當使用類運算符，這樣更符合數據封裝的要求。但參數是使用引用還是對象，則要根據運算符在使用中可能出現的情況來決定。11/36friendcomplexoperator+(形參1，形參2){……//函數體定義}關鍵字friend把complexoperator+(形參1，形參2)說明成類的友元，使得它能夠訪問類complex的私有數據。形參可以都是對象或者對象的引用；形參也可以一個為對象一個為引用，這要視具體問題而定。12/36例9.513/36例9.614/36流類庫在C++中，輸入輸出操作是由“流”來處理的。所謂流，它是C++的一個核心概念，數據從一個位置到另一個位置的流動抽象為流。當數據從鍵盤或磁盤文件流入到程序中時，這樣的流稱為輸入流，把輸入數據來自的地方稱為“源”當數據從程序中流向屏幕或磁盤文件時，這樣的流稱為輸出流，把接收輸出數據的地方稱為“目標”15/36流類庫當流被建立后就可以使用一些特定的操作從流中獲取數據，如輸入操作；也可向流中添加數據，如輸出操作。從流中獲取數據的操作稱為提取操作，向流中添加數據的操作稱為插入操作。執(zhí)行輸入、輸出的類體系叫做流類提供這個流類實現的系統(tǒng)庫叫做流類庫16/36流類庫C++針對流的特點，構造了功能強大的輸入輸出流庫iosistreamostreamiostreamstreambufios類用來提供一些關于對流狀態(tài)進行設置的功能，它是一個虛基類，其它類都是從這個派生而來但streambuf不是ios類的派生類，在類ios中只是有一個指針成員，指向streambuf類的一個對象。streambuf類是用來為ios類及其派生類提供對數據的緩沖支持。緩沖，是指系統(tǒng)在主存中開辟一個專用的區(qū)域用來臨時存放輸入輸出信息，這個區(qū)域稱為緩沖區(qū)。有了緩沖以后，輸入輸出時所占用的CPU時間就大大減少了，提高了系統(tǒng)的效率。因為只有當緩沖區(qū)滿時，或當前送入的數據為新的一行時，系統(tǒng)才對流中的數據進行處理，稱為刷新。itream和ostream類均是ios的公有派生類，前者提供了從流中提取數據的有關操作，后者則是提供了向流中插入數據的有關操作。iostream類是itream和ostream類公有派生的，該類并沒有提供新的操作，只是將itream和ostream類綜合在一起，提供一種方便。17/36流類庫P194為了方便用戶對基本輸入輸出流進行操作，只要在程序中包含頭文件iostream，就可以使用C++提供的四個預定義的標準流對象：cin、cout、cerr和clog，它們都是std名稱空間的流對象。cin是istream類的對象，用處理可定向得標準輸入，即鍵盤輸入。cout是ostream類的對象，用處理標準輸出，即屏幕輸出。cerr和clog都是ostream類的對象，用來處理標準出錯信息，并將信息顯示在屏幕上。在這四個標準流對象中，除了cerr不支持緩沖（發(fā)送給它的內容立即被輸出到屏幕，并且不能被重定向到其它地方），其余三個都帶有緩沖區(qū)。標準流通常使用提取運算符“>>”和插入運算符“<<”來進行輸入輸出操作的，而且系統(tǒng)還會自動地完成數據類型的轉換。18/36

一種具體的物理設備，比如說鍵盤聯(lián)接起來。C++的流類庫預定義的4個流所聯(lián)接起的具體設備為:cin

與標準輸入設備相聯(lián)接cout

與標準輸出設備相聯(lián)接cerr

與標準錯誤輸出設備相聯(lián)接(非緩沖方式)clog與標準錯誤輸出設備相聯(lián)接(緩沖方式)19/36文件流C++將文件看作是由連續(xù)的字符(字節(jié))的數據順序組成的。根據文件中數據的組織方式，可分為文本文件(ASCII文件)和二進制文件。文本文件中每一個字節(jié)用以存放一個字符的ASCII碼值，而二進制文件是將數據用二進制形式存放在文件中，它保持了數據在內存中存放的原有格式。無論是文本文件還是二進制文件，都需要用文件指針來操縱。一個文件指針總是和一個文件所關聯(lián)的，當文件每一次打開時，文件指針指向文件的開始，隨著對文件的處理，文件指針不斷地在文件中移動，并一直指向最新處理的字符(字節(jié))位置。20/36P194ios

是…虛基類21/3622/36文件流為方便用戶對文件的操作，C++提供了文件操作的文件流庫filebufofstreamifstreamfstreamiosistreamostreamiostreamstreambufifstream類是從istream類公有派生而來，用來支持從輸入文件中提取數據的各種操作ofstream類是從ostream公有派生而來，用來實現把數據寫入到文件中的各種操作。fstream類是從iostream類公有派生而來，提供從文件中提取數據或把數據寫入到文件的各種操作。filebuf類從streambuf類派生而來，用來管理磁盤文件的緩沖區(qū)，應用程序中一般很少涉及到該類。23/36文件流P199C++中文件輸入/輸出的基本過程1.在程序中要包含頭文件fstream.h。2.創(chuàng)建一個流。ifstreamiFile;ofstreamoFile;fstreamioFile;3.將這個流與文件相關聯(lián)，即打開文件。voidopen(constchar*filename,intmode,intaccess);4.文件的讀寫操作。5.關閉文件。iFile.close();oFile.close();參照P200【例9.9】24/36P19625/36P197

26/36例9.727/36例9.928/36文件流輸出流的open函數，即打開文件voidopen(constchar*filename,intmode,intfilebuf::openprot);文件打開方式說明Ios_base::in以輸入方式打開文件，即讀文件（ifstream類對象默認方式）Ios_base::out以輸出方式打開文件，即寫文件（ofstream類對象默認方式）Ios_base::app以添加方式打開文件，新增加的內容添加在文件尾Ios_base::ate以添加方式打開文件，新增加的內容添加在文件尾，但下次添加時則添加在當前位置Ios_base::trunc如文件存在就打開并清除其內容，如不存在就建立新文件Ios_base::binary以二進制方式打開文件（默認為文本文件）Ios_base::nocreate打開已有文件，若文件不存在，則打開失敗Ios_base::noreplace若打開的文件已經存在，則打開失敗文件名訪問模式打開方式29/36文件流filebuf::openport 共享方式，默認的方式filebuf::sh_none 獨占方式，不允許共享filebuf::sh_read 允許讀共享filebuf::sh_write 允許寫共享30/36文件流

關閉文件時，系統(tǒng)把該文件相關聯(lián)的文件緩沖區(qū)中的數據寫到文件中，保證文件的完整，收回與該文件相關的內存空間，可供再分配，把磁盤文件名與文件流對象之間的關聯(lián)斷開，可防止誤操作修改了磁盤文件。如又要對文件操作必須重新打開。三個文件流類各有一個關閉文件的成員函數:voidifstream::close();voidofstream::close();voidfstream::close();使用很方便，如：iFile.close();oFile.close(); iofile.close();31/36文件流對一個流對象進行輸入、輸出操作時，可能會產生錯誤，一般在進行文件的操作時，需要進行相應的錯誤判斷if(cin.good())cin>>data;表示沒有錯誤和文件沒有結束時，才從文件獲取數據32/36文件流處理錯誤的成員函數及功能如下：成員函數功能bad()如果進行非法操作，返回true，否則返回falseclear()清除內部錯誤狀態(tài)eof()若文件讀到末尾，返回true，否則返回falsegood(