简单常识――关于stream

从文件中读入一行

简单,这样就行了:

ifstream ifs("input.txt");
char buf[1000];

ifs.getline(buf, sizeof buf);

string input(buf);

当然,这样没有错,但是包含不必要的繁琐和拷贝,况且,如果一行超过1000个字符,就必须用一个循环和更麻烦的缓冲管理。下面这样岂不是更简单?

string input;
input.reserve(1000);
ifstream ifs("input.txt");
getline(ifs, input);

不仅简单,而且安全,因为全局函数 getline 会帮你处理缓冲区用完之类的麻烦,如果你不希望空间分配发生的太频繁,只需要多 reserve 一点空间。

这就是“简单常识”的含义,很多东西已经在那里,只是我一直没去用。

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一次把整个文件读入一个 string

我希望你的答案不要是这样:

string input;
while( !ifs.eof() )
{
    string line;
    getline(ifs, line);
    input.append(line).append(1, ‘n’);
}

当然了,没有错,它能工作,但是下面的办法是不是更加符合 C++ 的精神呢?

string input(
    istreambuf_iterator<char>(instream.rdbuf()),
    istreambuf_iterator<char>()
);

同样,事先分配空间对于性能可能有潜在的好处:

string input;
input.reserve(10000);
input.assign(
    istreambuf_iterator<char>(ifs.rdbuf()),
    istreambuf_iterator<char>()
);

很简单,不是么?但是这些却是我们经常忽略的事实。
补充一下,这样干是有问题的:

    string input;

    input.assign(

        istream_iterator<char>(ifs),

        istream_iterator<char>()

    );

因为它会忽略所有的分隔符,你会得到一个纯“字符”的字符串。最后,如果你只是想把一个文件的内容读到另一个流,那没有比这更快的了:

    fstream fs("temp.txt");

    cout << fs.rdbuf();

因此,如果你要手工 copy 文件,这是最好的(如果不用操作系统的 API):

   ifstream ifs("in.txt");

   ofstream ofs("out.txt");

   ofs << in.rdbuf();

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open 一个文件的那些选项

ios::in     Open file for reading
ios::out    Open file for writing
ios::ate    Initial position: end of file
ios::app    Every output is appended at the end of file
ios::trunc  If the file already existed it is erased
ios::binary Binary mode

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还有 ios 的那些 flag

flag effect if set
ios_base::boolalpha input/output bool objects as alphabetic names (true, false).
ios_base::dec input/output integer in decimal base format.
ios_base::fixed output floating point values in fixed-point notation.
ios_base::hex input/output integer in hexadecimal base format.
ios_base::internal the output is filled at an internal point enlarging the output up to the field width.
ios_base::left the output is filled at the end enlarging the output up to the field width.
ios_base::oct input/output integer in octal base format.
ios_base::right the output is filled at the beginning enlarging the output up to the field width.
ios_base::scientific output floating-point values in scientific notation.
ios_base::showbase output integer values preceded by the numeric base.
ios_base::showpoint output floating-point values including always the decimal point.
ios_base::showpos output non-negative numeric preceded by a plus sign (+).
ios_base::skipws skip leading whitespaces on certain input operations.
ios_base::unitbuf flush output after each inserting operation.
ios_base::uppercase output uppercase letters replacing certain lowercase letters.

There are also defined three other constants that can be used as masks:

constant value
ios_base::adjustfield left | right | internal
ios_base::basefield dec | oct | hex
ios_base::floatfield scientific | fixed

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用我想要的分隔符来解析一个字符串,以及从流中读取数据

这曾经是一个需要不少麻烦的话题,由于其常用而显得尤其麻烦,但是其实 getline 可以做得不错:

    getline(cin, s, ‘;’);   

    while ( s != "quit" )

    {

        cout << s << endl;

        getline(cin, s, ‘;’);

    }

简单吧?不过注意,由于这个时候 getline 只把 ; 作为分隔符,所以你需要用 ;quit; 来结束输入,否则 getline 会把前后的空格和回车都读入 s ,当然,这个问题可以在代码里面解决。

同样,对于简单的字符串解析,我们是不大需要动用什么 Tokenizer 之类的东西了:

#include <iostream>

#include <sstream>

#include <string>



using namespace std;



int main()

{

    string s("hello,world, this is a sentence; and a word, end.");

    stringstream ss(s);

   

    for ( ; ; )

    {

        string token;

        getline(ss, token, ‘,’);

        if ( ss.fail() ) break;

       

        cout << token << endl;

    }

}

输出:

hello

world

 this is a sentence; and a word

 end.

很漂亮不是么?不过这么干的缺陷在于,只有一个字符可以作为分隔符。

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把原本输出到屏幕的东西输出到文件,不用到处去把 cout 改成 fs

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
int main()
{    
    ofstream outf("out.txt"); 
    streambuf *strm_buf=cout.rdbuf();    
    cout.rdbuf(outf.rdbuf()); 
    cout<<"write something to file"<<endl; 
    cout.rdbuf(strm_buf);   //recover 
    cout<<"display something on screen"<<endl;
    system("PAUSE");
    return 0;
}
 

输出到屏幕的是:

display something on screen

输出到文件的是:

write something to file

也就是说,只要改变 ostream 的 rdbuf ,就可以重定向了,但是这招对 fstream 和 stringstream 都没用。

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关于 istream_iterator 和 ostream_iterator

经典的 ostream_iterator 例子,就是用 copy 来输出:

#include <iostream>

#include <fstream>

#include <sstream>

#include <algorithm>

#include <vector>

#include <iterator>



using namespace std;



int main()

{  

    vector<int> vect;

    for ( int i = 1; i <= 9; ++i )

        vect.push_back(i);

       

    copy(vect.begin(), vect.end(),

        ostream_iterator<int>(cout, " ")

    );

    cout << endl;

   

    ostream_iterator<double> os_iter(cout, " ~ ");

    *os_iter = 1.0;

    os_iter++;

    *os_iter = 2.0;

    *os_iter = 3.0;

}

输出:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 ~ 2 ~ 3 ~

很明显,ostream_iterator 的作用就是允许对 stream 做 iterator 的操作,从而让算法可以施加于 stream 之上,这也是 STL 的精华。与前面的“读取文件”相结合,我们得到了显示一个文件最方便的办法:

    copy(istreambuf_iterator<char>(ifs.rdbuf()),

         istreambuf_iterator<char>(),

         ostreambuf_iterator<char>(cout)

    );

同样,如果你用下面的语句,得到的会是没有分隔符的输出:

    copy(istream_iterator<char>(ifs),

         istream_iterator<char>(),

         ostream_iterator<char>(cout)

    );

那多半不是你要的结果。如果你硬是想用 istream_iterator 而不是 istreambuf_iterator 呢?还是有办法:

    copy(istream_iterator<char>(ifs >> noskipws),

         istream_iterator<char>(),

         ostream_iterator<char>(cout)

    );

但是这样不是推荐方法,它的效率比第一种低不少。
如果一个文件 temp.txt 的内容是下面这样,那么我的这个从文件中把数据读入 vector 的方法应该会让你印象深刻。

12345 234 567
89    10

程序:

#include <iostream>

#include <fstream>

#include <algorithm>

#include <vector>

#include <iterator>



using namespace std;



int main()

{  

    ifstream ifs("temp.txt");

   

    vector<int> vect;

    vect.assign(istream_iterator<int>(ifs),
        istream_iterator<int>()
    );




    copy(vect.begin(), vect.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));

}

输出:

12345 234 567 89 10

很酷不是么?判断文件结束、移动文件指针之类的苦工都有 istream_iterator 代劳了。

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其它算法配合 iterator

计算文件行数:

    int line_count =

        count(istreambuf_iterator<char>(ifs.rdbuf()),

              istreambuf_iterator<char>(),

              ‘n’);       

当然确切地说,这是在计算文件中回车符的数量,同理,你也可以计算文件中任何字符的数量,或者某个 token 的数量:

    int token_count =

        count(istream_iterator<string>(ifs),

              istream_iterator<string>(),

              "#include");       

注意上面计算的是 “#include” 作为一个 token 的数量,如果它和其他的字符连起来,是不算数的。

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Manipulator

Manipulator 是什么?简单的说,就是一个接受一个 stream 作为参数,并且返回一个 stream 的函数,比如上面的 unskipws ,它的定义是这样的:

  inline ios_base&

  noskipws(ios_base& __base)

  {

    __base.unsetf(ios_base::skipws);

    return __base;

  }

这里它用了更通用的 ios_base 。知道了这一点,你大概不会对自己写一个 manipulator 有什么恐惧感了,下面这个无聊的 manipulator 会忽略 stream 遇到第一个分号之前所有的输入(包括那个分号):

template <class charT, class traits>
inline std::basic_istream<charT, traits>&
ignoreToSemicolon (std::basic_istream<charT, traits>& s)
{
    s.ignore(std::numeric_limits<int>::max(), s.widen(‘;’));
    return s;
}

不过注意,它不会忽略以后的分号,因为 ignore 只执行了一次。更通用一点,manipulator 也可以接受参数的,下面这个就是 ignoreToSemicolon 的通用版本,它接受一个参数, stream 会忽略遇到第一个该参数之前的所有输入,写起来稍微麻烦一点:

struct IgnoreTo {
    char ignoreTo;
    IgnoreTo(char c) : ignoreTo(c)
    {}
};
   
std::istream& operator >> (std::istream& s, const IgnoreTo& manip)
{
    s.ignore(std::numeric_limits<int>::max(), s.widen(manip.ignoreTo));
    return s;
}

但是用法差不多:

    copy(istream_iterator<char>(ifs >> noskipws >> IgnoreTo(‘;’)),

         istream_iterator<char>(),

         ostream_iterator<char>(cout)

    );

其效果跟 IgnoreToSemicolon 一样。

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