Практический пример. Показ содержимого директории.

Реализуем в данном примере возможность показа содержимого директории. Данная программа при запуске показывает содержимое текущей директории. Для перехода в другую директорию нужно ввести команду cd.Примеры: cd C:\\MyPictures ( покажет содержимое каталога C:\\MyPictures); cd C:\Games\3DKitchen ( покажет содержимое каталога C:Games3DKitchen);cd .. ( покажет содержимое родительского каталога и перейдет в него); cd ( покажет содержимое текущего каталога);cd . ( покажет содержимое текущего каталога);. Для выхода из программы нужно ввести exit  . Для перехода в корневой каталог необходимо ввести команду root. (Все вышеперечисленные команды регистронезависимы)..

Ввод-вывод в языке С++.

Средства ввода/вывода не входят непосредственно в язык С++, поэтому библиотека ввода/вывода становится одной из самых незаменимых при программировании на С++.

На протяжении многих уроков, используя директиву препроцессора include мы подключали к нашим программам заголовочный файл iostream.h. Его назначение - связать компилируемую программу с одной из основных частей бибилотеки ввода/вывода, построенной на основе механизма классов.

Потоки ввода-вывода.

Описанные в файле iostream.h средства ввода-вывода обеспечивают программиста механизмами для извлечения данных из потоков и для включения (помещения) данных в потоки.

При обмене с потоком часто используется вспомогательный участок основной памяти - буфер потока.

В буфер потока помещаются выводимые программой данные перед тем, как они будут переданы внешнему устройству. При вводе данных они вначале помещаются в буфер и только затем передаются в область памяти выполняемой программы. Использование буфера повышает скорость передачи данных, т.к. реальные пересылки осуществляются только тогда, когда буфер уже заполнен (при выводе) или пуст (при вводе).

Используемые в программе потоки логически делятся на входные, из которых читается информация, выходные, в которые вводятся данные и двунаправленные, допускающие как чтение, так и запись.

Чтобы можно было использовать потоковые классы, а соответственно, их данные и методы необходимо включить в программу нужный заголовочный файл:

iostream.h	- для классов ios, istream, ostream, stream;
fstream.h	- для классов ifstream, ofstream, fstream;

Так как класс ios является базовым для остальных потоковых классов, то включение в текст программы файла fstream.h автоматически подключает к программе файл iostream.h.

Предопределенные потоки.

Библиотека ввода-вывода имеет 4 предопределенных объекта-потока, ассоциированных со стандартным вводом и выводом:

cin	- объект класса istream, связанный со стандартным буферизированным входным потоком (обычно с клавиатурой);
cout	- объект класса ostream, связанный со стандартным буферизированным выходным потоком (обычно с дисплеем);
cerr	- объект класса ostream, связанный со стандартным небуферизированным выходным потоком (обычно с дисплеем), в который направляются сообщения об ошибках;
clog	- то же, что cerr, но буферизирован.

Каждый раз при включении в программу файла iostream.h происходит формирование объектов cin, cout, cerr и clog, т.е. создаются соответствующие стандартные потоки, и программисту становятся доступными связанные с ними средства ввода-вывода.

Операции помещения в поток и извлечения из потока.

Библиотека потоков С++ предусматривает два основных класса для ввода и вывода: istream и ostream. Класс ostream использует для вывода переопределенную операцию левого сдвига (<<), которую называют операцией помещения в поток. Класс istream использует для ввода переопределенную операцию правого сдвига (>>), которую называют операцией извлечения из потока.

Операции помещения и извлечения допускают сцепленные вызовы, т.к. возвращают значение ссылки на поток. Классы istream и ostream перегружают операции помещения и извлечения для всех встроенных типов данных. Такая перегрузка позволяет использовать единый синтаксис для ввода и вывода символов, строк, целых и вещественных чисел. Операции помещения/извлечения можно легко распространить на пользовательские типы данных. Для этого надо определить две функции со следующими заголовками (вспоминайте материал предыдущих занятий, тема "Перегрузка операторов"):

istream& operator >> (istream&, имя_типа&);
ostream& operator << (ostream&, имя_типа&);

Файловый ввод-вывод с применением потоков.

В программах, которые мы писали до сих пор, вся информация, вводимая в процессе работы программы, терялась по окончании работы. Такие программы используются редко. Обычно одна и та же информация используется многократно в течении длительного времени. Для многократного использования информации ее записывают на диск в виде файла. Файлом можно назвать объект с именем, доступ к которому поддерживает (обеспечивает) операционная система. Поддержка операционной системы состоит в том, что в ней имеются средства:

• создания файлов,
• уничтожения файлов,
• поиска файлов на диске (дискете и т.д.),
• чтения и записи данных из файлов и в файлы,
• открытия файлов,
• закрытия файлов
• и др.

Логически последовательный файл можно представить как именованную цепочку байтов, имеющую начало и конец. С помощью средств библиотеки можно осуществить следующие процедуры: создание файла, создание потока, открытие файла, "присоединение" файла к потоку, обмен с файлом с помощью потока, "отсоединение" потока от файла, закрытие файла, уничтожение файла. Кратко рассмотрим наиболее простые и удобные механизмы указанных действий.

Как уже отмечалось, библиотека потоков содержит три класса, предназначенных для ввода и вывода в файлы:

• ofstream - для вывода (записи) данных в файл; (наследник ostream)
• ifstream - для ввода (чтения) данных из файла; (наследник istream)
• fstream - для чтения и для записи данных (двунаправленный обмен, наследник iostream).

Конструкторы файловых потоков.

Если Вы посмотрите, как описаны классы ifstream, ofstream, fstream, обратите внимание на перегруженные конструкторы (для каждого из файловых классов предусмотрено 4 конструктора), например, наиболее используемые из них:

имя_класса ();
имя_класса (char*, int, int, int);
и т.п.

fstream() - создает поток, не открывая файла;
fstream(const char* name, // имя файла
int omode, // режим открытия
int = filebuf::openprot // защита файла
) - создает поток, открывает файл и связывает его с потоком;
fstream( int f // дескриптор файла
) - создает поток и связывает его с уже открытым файлом
fstream( int f,
char *buf, // буфер
int len // размер буфера
) - то же, что предыдущий конструктор, но потоку назначается буфер.

Например, определение файловых потоков, используя конструкторы по умолчанию:

ofstream outf; // определяется выходной файловый поток
ifstream inf; // определяется входной файловый поток
fstream iof; // определяется файловый поток для ввода и вывода

enum open_mode { 
 in = 0x01, // открыть только для чтения
 out = 0x02, // открыть только для записи
 ate = 0x04, // установить указатель на конец файла
 app = 0x08, // дописывать данные в конец файла
 trunc = 0x10, // усечь файл до нулевой длины
 nocreate = 0x20, // если файл не существует, ошибка открытия
 noreplace = 0x40, // если файл уже существует, ошибка открытия
 binary = 0x80 // открыть файл для двоичного обмена
};

Функции для открытия и закрытия файлов.

Создание файлового потока (объекта соответствующего класса) связывает имя потока с выделяемым для него буфером и инициализирует переменные состояния потока. Так как файловые классы являются производными от классов ostream, istream, stream, то они поддерживают форматированный и бесформатный обмен с файлами. Но прежде чем выполнить обмен, необходимо открыть соответствующий файл и связать его с файловым потоком.

"Присоединить" файловый поток к конкретному файлу можно с помощью компонентной функции open(). Функция open() унаследована каждым из файловых классов ofstream, ifstream, fstream от класса fstreambase. Формат функции (такой же, как у второго конструктора fstream):

void open(const char *fileName, int mode = значение_по_умолчанию,
 int protection = значение_по_умолчанию);

fileName - имя уже существующего или создаваемого заново файла. Это строка, которая задает полное или сокращенное имя файла в формате, определенном операционной системой.

Как обычно вызов функции open() осуществляется с помощью уточненного имени

имя_объекта_класса.вызов_принадлежащей_классу_функции

outf.open("d:\temp\file1.txt");
inf.open("file2.txt");
iof.open("file3", ios::app);

// ...
if (!inf) 
{ 
 cout << "Can't open! ";
 return;
}
// ...

Все файловые классы унаследовали от базовых классов функцию close(), которая очищает буфер потока, отсоединяет поток от файла и закрывает файл. Функцию close() необходимо явно вызывать при изменении режимов работы работы с файловым потоком. Автоматически эта функция вызывается только при завершении программы.

Функции для обмена с потоками.

Кроме операций помещения в поток и извлечения из потока, в классах библиотеки ввода-вывода есть весьма полезные функции, обеспечивающие программиста дополнительными средствами для обмена с потоками.

Бесформатный ввод и вывод. Бесформатный ввод и вывод обеспечивают наибольшую скорость обмена информацией. Для него предназначены следующие функции.

Чтение блока символов:
istream& istream::read(unsigned char *buf, int len);
istream& istream::read(signed char *buf, int len);

Запись блока символов:
ostream& osteram::write(const unsigned char *buf, int n);
ostream& osteram::write(const signed char *buf, int n);

Извлечение одного символа из потока:
int istream::get();
istream& istream::get(unsigned char&);
istream& istream::get(signed char&);

Помещение одного символа в поток:
ostream& ostream::put(char);

Извлечение строки из потока:
istream& istream::get(unsigned char *buf, int n, char c = 'n');
istream& istream::get(signed char *buf, int n, char c = 'n');

istream& istream::getline(unsigned char *buf, int n, char c = 'n');
istream& istream::getline(signed char *buf, int n, char c = 'n');

Пропуск символов при вводе.
istream& istream::ignore(int n = 1, int d = EOF);

Проверка счетчика извлечения.
int istream::gcount();

"Заглядывание" вперед.
int istream::peek();

Возврат символа в поток.
istream& istream::putback(char cc);

Позиционирование потока.
istream& istream::seekg(long pos);

istream& istream::seekg(long off, ios::seek_dir dir);

ostream& ostream::seekp(long pos);

ostream& ostream::seekp(long off, ios::seek_dir dir);

Определение текущей позиции потока.
long istream::tellg();

long ostream::tellp();