Pokročilé programování
v jazyce C pro chemiky
(C3220)
Vstup a výstup v C++
2
Proudy pro standardní vstup a výstup
●
V jazyce C++ provádíme textový vstup a výstup prostřednictvím tzv.
datových proudů
●
Datové proudy jsou ve skutečnosti specializované třídy dostupné ve
standardní knihovně jazyka C++, které poskytují metody a operátory
pro zápis a čtení dat
●
Pro práci se standardními vstupy a výstupy je třeba v záhlaví
zdrojového souboru deklarovat #include <iostream> a using
namespace std;
●
Standardní knihovna obsahuje následující třídy pro standardní vstup a
výstup:
ios – základní třída, na níž jsou založeny vstupní a výstupní proudy
istream – pro vstupní operace
ostream – pro výstupní operace
●
Ve standardní knihovně jsou definovány následující proměnné:
istream cin – pro standardní vstup (z klávesnice)
ostream cout – pro standardní výstup (na obrazovku)
ostream cerr – pro chybový výstup, bez bufferování (na obrazovku)
ostream clog - pro chybový výstup (na obrazovku)
3
Operátory pro vstup a výstup
●
Pro výstup do proudu používáme operátor <<, pro vstup >>
●
Tyto operátory lze použít pouze pro čtení/zápis proměnných
základních datových typů (int, double, char) a typu string
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int i = 5;
double a = 10;
string str;
cout << "Hodnota promenne i: " << i << endl;
cout << "Hodnota promenne a: " << a << endl;
cin >> str;
cout << "Retezec je: " << str << endl;
return 0;
}
4
Vstup a výstup objektových proměnných
●
Operátory << a >> nelze přímo použít pro čtení/zápis celých
objektových proměnných
●
Pro objektové proměnné musíme číst/zapisovat jednotlivé členy
třídy samostatně
#include <iostream>
using namespace std;
// Na zacatku je definovana trida Circle – viz. minule cviceni
void Circle::readValues()
{
cin >> x >> y >> radius >> color;
}
int main()
{
Circle circ;
circ.readValues();
cout << circ.getCentreX() << circ.getCentreY() << circ.GetColor();
// Nasledujici by nefungovalo:
cin >> circ;
cout << circ;
return 0;
}
5
Souborový vstup a výstup
●
Pro zápis do souboru a čtení ze souboru používáme následující
třídy:
fstream – pro čtení i zápis téhož souboru
ifstream – pro vstupní souborové operace
ofstream – pro výstupní souborové operace
●
Tyto třídy jsou odvozeny ze základních tříd pro standardní vstup a
výstup ios, istream, ostream
●
Pro práci se souborovými vstupy a výstupy je třeba v záhlaví
zdrojového souboru deklarovat #include <fstream> a using
namespace std;
6
Zápis do souboru
●
Pro výstup do souboru vytvoříme proměnnou typu ofstream
●
Soubor otevřeme metodou open(), které předáme jméno souboru. Stejného výsledku
dosáhneme i předáním jména souboru konstruktoru (v definici proměnné).
●
Úspěšnost otevření souboru ověříme pomocí logického operátoru !, případně
ekvivalentní metody fail(). Oboje vrací pravdivou hodnotu, pokud bylo otevření
souboru neúspěšné
●
Pro zápis dat používáme operátor <<
●
Soubor můžeme uzavřít pomocí metody close(). Neučiníme-li tak, zavře ho destruktor
třídy fstream (princip RAII)
#include <fstream>
using namespace std;
int main()
{
ofstream ofile; // Definujeme promennou proudu
ofile.open("test.dat"); // Otevreme soubor
If (!ofile) { // Nebo take: if (ofile.fail())
cout << "Nelze otevrit soubor!\n";
return 1;
}
ofile << "Tento text se zapise do souboru" << endl;
ofile.close(); // Nemusi byt, nechceme-li testovat uspesnost
return 0;
}
7
Čtení ze souboru
●
Pro čtení dat ze souboru vytvoříme proměnnou typu ifstream
●
Jméno souboru předáme konstruktoru nebo metodě open()
●
Úspěšnost otevření souboru ověříme pomocí ! nebo fail()
●
Pro čtení dat používáme operátor >>
●
Soubor můžeme ručně uzavřít pomocí metody close()
#include <fstream>
using namespace std;
int main()
{
double a1 = 0.0, a2 = 0.0;
ifstream ifile("test.dat"); // Muzeme pouzit i open()/close()
if (!ifile)
{
cout << "Nelze otevrit soubor!\n";
return 1;
}
ifile >> a1 >> a2;
return 0;
}
8
Diagnostika I/O chyb
●
Po otevření souboru a také po načtení nebo zápisu znaku
potřebujeme zjistit, zda byla operace úspěšná. K tomu používáme
následující metody:
fail() – vrací true, pokud byla operace neúspěšná
eof() – vrací true, pokud předchozí operace dosáhla konce
souboru, bez ohledu na úspěšnost (týká se jen čtení)
good() – vrací true, pokud byla poslední operace úspěšná a
proud je dále použitelný (tedy nenastal fail() ani eof())
ifstream ifile("test.dat");
if (ifile.fail()) // testujeme uspesnost otevreni souboru
{
cout << "Nelze otevrit soubor!\n";
return 1;
}
double a = 0;
ifile >> a; // Nacitani hodnoty do promenne a
if (ifile.fail()) // testujeme uspesnost nacteni
{
cout << "Nepodarilo se nacist hodnotu!" << endl;
}
9
Zrušení chybového stavu proudu
●
Pokud byla předchozí operace neúspěšná (tj. fail() vrátí pravdivou
hodnotu) je další načítání/zápis z/do proudu blokováno, tj. selžou
všechny operace, které se o to pokusí
●
Tento chybový stav musíme odstranit voláním metody clear(),
teprve potom můžeme provádět další operace čtení a zápisu
double a;
string s;
ifstream ifile("test.dat");
// Nasledujici pokus o nacteni cisla bude neuspesny (napr. protoze
// ve vstupnim souboru se nachazeji neciselne znaky)
ifile >> a;
if (ifile.fail()) {
cout << "Chyba pri cteni cisla." << endl;
// Volanim clear() zrusime chybovy stav proudu
ifile.clear();
}
// Nyni nacteme text. Pokud bychom predtim nezavolali clear(),
// zadny text by se nenacetl, protoze proud by byl v chybovem stavu.
ifile >> s;
cout << "Nacteny text: " << s << endl;
10
Proudy pro vstup a výstup z/do řetězce
●
Data lze také načítat nebo zapisovat do řetězce, tj. proměnné typu
string. K tomu používáme následující třídy:
stringstream – pro načítání/zápis z/do řetězce
istringstream – pro načítání z řetězce
ostringstream – pro zápis do řetězce
●
Tyto třídy jsou odvozeny ze základních tříd pro standardní vstup a
výstup ios, istream, ostream
●
Pro práci se souborovými vstupy a výstupy je třeba v záhlaví
zdrojového souboru deklarovat #include <sstream> a using
namespace std;
11
Proudy pro vstup a výstup z/do řetězce
●
Pro načítání dat z řetězce vytvoříme proměnnou typu istringstream,
pro zápis ostringstream, a při inicializaci jim předáme jméno
řetězcové proměnné
●
Operátor >> používáme pro čtení, operátor << pro zápis
●
K diagnostice úspěšnosti načítání opět používáme ! či metodu fail()
#include <sstream>
using namespace std;
int main()
{
double a1 = 0.0, a2 = 0.0, a3 = 0.0;
string s = "3.24 1.2 5.7";
istringstream sstream(s);
sstream >> a1 >> a2 >> a3;
if (sstream.fail()) {
cout << "Chyba pri nacitani z retezcoveho proudu" << endl;
}
return 0;
}
12
Proudy pro vstup a výstup z/do řetězce
●
Pokud chceme načítat z jiného řetězce, můžeme použít stejný proud,
do kterého nastavíme nový vstupní řetězec pomocí metody str()
●
Poté zavoláme metodu clear(), abychom zrušili případnou chybu z
předchozího načítání
#include <iostream>
#include <sstream>
using namespace std;
int main()
{
double a1 = 0.0, a2 = 0.0, a3 = 0.0;
double b1 = 0.0, b2 = 0.0, b3 = 0.0;
string s1 = "3.24 1.2 5.7";
string s2 = "2.0 4.5 6.0";
istringstream sstream(s1);
sstream >> a1 >> a2 >> a3; // Ted nacitame z retezce s1
sstream.str(s2); // Do proudu nastavime retezec s2
sstream.clear(); // Zrusime pripadny chybovy stav
sstream >> b1 >> b2 >> b3; // Ted nacitame z retezce s2
return 0;
}
13
Načítání souboru po řádcích
●
Pro načtení celého řádku z proudu používáme funkci getline(), která
z proudu načte jeden řádek a přiřadí ho do řetězcové proměnné typu
string předané jako druhý argument
●
getline() vrací úspěch, pokud se podařilo něco načíst
●
Tuto řetězcovou proměnnou nastavíme do příslušného řetězcového
proudu metodou set() a načítáme
string fileName = "soubor.dat";
double a1 = 0.0, a2 = 0.0;
string s;
istringstream sstream;
ifstream ifile(fileName);
if (ifile.fail())
{ cout << "Nelze otevrit soubor: " << fileName << endl; return;}
while (getline(ifile, s)) { // Nacte jeden radek z proudu ifile do retezce s
sstream.str(s); // Proud sstream bude nacitat z retezce s
sstream.clear(); // Zrusime predchozi chybovy stav
sstream >> a1 >> a2;
}
if (ifile.fail() && !ifile.eof()) {
// Neco se pokazilo a nebyl to jen konec souboru
cout << "Chyba pri nacitani souboru!" << endl;
}
14
Datový proud jako argument funkce
●
Pokud proudovou proměnnou předáváme jako argument funkce,
předáváme ho tzv. referencí, což vyjádříme přidáním & před jméno
předávaného parametru (ne před argument ve volání funkce!)
// Proud predavame do funkce odkazem (formou reference), coz
// specifikujeme pridanim & pred jmeno parametru
void read(istringstream &istream)
{
double a1 = 0.0, a2 = 0.0;
istream >> a1 >> a2;
}
int main()
{
string s = "2.13 5.67";
istringstream sstream;
sstream.str(s);
sstream.clear();
read(sstream); // Funkci predavame proud sstream, tady bez &
return 0;
}
15
Dodržujte následující pravidla
●
Pro práci se souborovými proudy nezapomeňte vložit hlavičkový
soubor fstream a pro práci s řetězcovými proudy soubor sstream
●
Pokud předáváte proměnné proudu do metod, předávejte je jako
referenci (tj. použijte & před jménem parametru)
●
Nepoužívejte v programu globální proměnné, pokud to není
nezbytně nutné. Upřednostněte lokální proměnné a ty předávejte
do funkcí/metod. Proměnné související s funkcí nějakého objektu
umístěte do příslušné třídy.
16
Cvičení
1. Vytvořte program vycházející z programu v úloze 2 z minulého cvičení.
Program uzpůsobte tak, že místo interaktivního vstupu bude údaje o
zobrazovaném objektu načítat ze souboru. V souboru bude uveden typ
obrazce, který se bude kreslit, souřadnice x, y a případně další potřebné
hodnoty (poloměr pro kružnici, šířka a výška pro obdélník, poloměr a číslo
barvy kružnice, číslo barvy výplně pro vyplněnou kružnici). Tyto hodnoty
budou odděleny mezerami. V souboru bude uveden pouze jeden řádek s
jedním objektem (například: circle 150 150 60 3). Jméno vstupního
souboru bude programu předáno jako parametr na příkazovém řádku.
Otestujte se soubory circle.dat, rectangle.dat, filled_circle.dat
v adresáři /home/tootea/C3220/data/ 2 body
2. Vytvořte program, který bude ze souboru načítat grafické
objekty. Soubor bude obsahovat více řádků a každý
řádek bude obsahovat všechny informace o jednom
grafickém objektu ve stejném formátu, jako soubory z
předchozí úlohy. Až po načtení celého souboru se
všechny tyto objekty vykreslí v jednom okně.
Na řádku s klíčovým slovem window bude specifikována
velikost okna. Program otestujte se souborem
/home/tootea/C3220/data/shapes1.dat (měl by se
vykreslit stejný obrazec jako na obrázku, nezáleží na
pořadí vykreslování jednotlivých objektů). 3 body
17
Úloha 1 – nápověda
●
Do tříd Shape, Circle, Rectangle a FilledCircle implementujte metodu
void readFile(ifstream &istream), která bude vypadat podobně jako
metoda readValues(), ale bude načítat data ze souborového proudu,
který jí bude předán jako argument.
●
Načítání souboru implementujte ve funkci main(), jak je uvedeno v
příkladu v sekci “Načítání ze souboru”. Ze souboru načtěte řetězec do
řetězcové proměnné a podle obsahu této proměnné (“circle”, “rectangle”,
“filled_circle”) vytvořte objektovou proměnnou příslušného typu a
zavolejte její metodu readFile() a následně volejte metodu
printValues() a pak draw()
●
Pro snazší vytváření objektů můžete všem třídám přidat prázdné
bezparametrové konstruktory (v kombinaci s vhodnými inicializačními
hodnotami v definici datových položek), pak lze psát jen Circle c; místo
Circle c(0, 0, 0, 0);
●
Argumenty předané programu na příkazovém řádku získáme stejně jako v
jazyce C, tj. funkce main() bude přijímat dva parametry main(int argc,
char *argv[]), kde argc obsahuje počet předaných parametrů zvětšený
o 1, pole argv[] obsahuje seznam parametrů (argv[0] obsahuje název
souboru s programem, teprve argv[1] obsahuje první předaný parametr.)
18
Úloha 2 – nápověda
●
Metodu readFile() ve všech objektech modifikujte tak, že bude přijímat proud istringstream
namísto ifstream, tj: void readFile(istringstream &istream). Na začátek souboru
nezapomeňte vložit hlavičkový soubor sstream.
●
Ve funkci main() definujte proměnnou pro vektor kružnic vector<Circle> circles. Podobně
definujte vektory rectangles a filledCircles.
●
Vstupní soubor načítejte v cyklu po řádcích, jak je uvedeno v příkladu v sekci “Načítání souboru
po řádcích”. Další postup je podobný jako v předchozí úloze, tj. načtete první slovo a podle toho
rozhodnete, který objekt se bude načítat. Použijte lokální proměnnou příslušného typu, na ní
zavolejte readFile() k načtení parametrů objektu a připravený objekt vložte do příslušného
vektoru pomocí push_back(). Pokud je na začátku řádku uvedeno slovo “window”, načtou se
rozměry okna (do lokálních proměnných).
●
Po načtení celého souboru (a jeho uzavření) dojde k vykreslení všech objektů. Nejdříve se
otevře okno (jeho šířka a výška jsou dány hodnotami ve vstupním souboru na řádku „window“)
a potom se v cyklu vykreslí všechny načtené kružnice (tj. zavolá se circle.draw(dev) pro
každou položku circle v poli). Potom se totéž provede pro čtverce a vyplněné kružnice.
Nakonec program čeká na stisknutí Enter a pak okno zavře.
●
Program vylepšete použitím třídy Drawing, která bude mít podobnou roli jako v úloze 3 z
předchozího cvičení, konkrétně bude obsahovat vektory objektů circles, filledCircles a
rectangles a proměnné pro šířku a výšku okna. Dále bude obsahovat metodu pro načtení dat
ze souboru readFile(string fileName), která přijímá jméno souboru jako parametr a metodu
draw(), která otevře okno a vykreslí do něj všechny grafické objekty. Ve funkci main() vytvořte
objekt typu Drawing a zavolejte jeho metodu readFile() a potom draw().