C++: базовый курс

С++-система ввода-вывода построена на двух связанных, но различных иерархиях шаблонных классов. Первая выведена из класса низкоуровневого ввода-вывода basic_streambuf. Этот класс поддерживает базовые низкоуровневые операции ввода и вывода и обеспечивает поддержку для всей С++-системы ввода-вывода. Если вы не собираетесь заниматься программированием специализированных операций ввода-вывода, то вам вряд ли придется использовать напрямую класс basic_streambuf. Иерархия классов, с которой С++-программистам наверняка предстоит работать вплотную, выведена из класса basic_ios. Это — класс высокоуровневого ввода-вывода, который обеспечивает форматирование, контроль ошибок и предоставляет статусную информацию, связанную с потоками ввода-вывода. (Класс basic_ios выведен из класса ios_base, который определяет ряд нешаблонных свойств, используемых классом basic_ios.) Класс basic_ios используется в качестве базового для нескольких производных классов, включая классы basic_istream, basic_ostream и basic_iostream. Эти классы используются для создания потоков, предназначенных для ввода данных, вывода и ввода-вывода соответственно.

Как упоминалось выше, библиотека ввода-вывода создает две специализированные иерархии шаблонных классов: одну для 8-, а другую для 16-битовых символов. Ниже приводится список имен шаблонных классов и соответствующих им "символьных" версий.

В остальной части этой книги используются имена символьных классов, поскольку именно они применяются в программах. Те же имена используются и старой библиотекой ввода-вывода. Вот поэтому старая и новая библиотеки совместимы на уровне исходного кода.

И еще: класс ios содержит множество функций-членов и переменных, которые управляют основными операциями над потоками или отслеживают результаты их выполнения. Поэтому имя класса ios будет употребляться в этой книге довольно часто. И помните: если включить в программу заголовок , она будет иметь доступ к этому важному классу.

Перегрузка операторов ввода-вывода

В примерах из предыдущих глав при необходимости выполнить операцию ввода или вывода данных, связанных с классом, создавались функции-члены, назначение которых и состояло лишь в том, чтобы ввести или вывести эти данные. Несмотря на то что в самом этом решении нет ничего неправильного, в C++ предусмотрен более удачный способ выполнения операций ввода-вывода "классовых" данных: путем перегрузки операторов ввода-вывода "<<" и ">>".

Оператор "<<" выводит информацию в поток, а оператор ">>" вводит информацию из потока.

В языке C++ оператор "<<" называется оператором вывода или вставки, поскольку он вставляет символы в поток. Аналогично оператор ">>" называется оператором ввода или извлечения, поскольку он извлекает символы из потока.

Как вы знаете, операторы ввода-вывода уже перегружены (в заголовке ), чтобы они могли выполнять операции потокового ввода или вывода данных любых встроенных С++-типов. Здесь вы узнаете, как определить эти операторы для собственных классов.

Создание перегруженных операторов вывода

В качестве простого примера рассмотрим создание оператора вывода для следующей версии класса three_d.

class three_d {

　public:

　　int x, у, z; // 3-мерные координаты

　　three_d(int a, int b, int с) { x = a; у = b; z = c; }

};

Чтобы создать операторную функцию вывода для объектов типа three_d, необходимо перегрузить оператор "<<". Вот один из возможных способов.

/* Отображение координат X, Y, Z (оператор вывода для класса three_d).

*/

ostream &operator<<(ostream &stream, three_d obj)

{

　stream << obj.x << ", ";

　stream << obj.у << ", ";

　stream << obj.z << "\n";

　return stream; // возвращает параметр stream

}

Рассмотрим внимательно эту функцию, поскольку ее содержимое характерно для многих функций вывода данных. Во-первых, отметьте, что согласно объявлению она возвращает ссылку на объект типа ostream. Это позволяет несколько операторов вывода объединить в одном составном выражении. Затем обратите внимание на то, что эта функция имеет два параметра. Первый представляет собой ссылку на поток, который используется в левой части оператора. Вторым является объект, который стоит в правой части этого оператора. (При необходимости второй параметр также может иметь тип ссылки на объект.) Само тело функции состоит из инструкций вывода трех значений координат, содержащихся в объекте типа three_d, и инструкции возврата потока stream.