第6章面向对象程序设计课件

知识要点:1．I/O流----“领会”的层次。2．预定义的I/O流对象及运算符----“领会”的层次。3．文本模式的文件I/O----“简单应用”的层次。4．二进制模式的文件I/O----“简单应用”的层次。5．文件指针的使用----“领会”的层次。6．异常处理的概念----“领会”的层次。7．C++异常处理的实现----“简单应用”的层次。8．异常类----“领会”的层次。9．异常接口声明----“领会”的层次。第6章文件流和异常处理FileStreamandExceptionProcess6.1I/O流流（Stream），就是在计算机的各个部件之间传输数据的操作。所谓文件（File），一般是指以一定格式存储在外部介质上的一组相关数据的集合。文件流就是以外存文件作为输入输出对象的数据传输操作，利用它可以对文件进行读取、定位和写入等所有操作。流不但可以处理文件，还可以处理动态内存、网络数据等多种数据形式。异常（Exception）就是非正常，当程序运行遇到非正常环境时，也能够对遇到的问题进行合理的人性化处理，而不能轻易出现死机或者其它灾难性后果，这就是程序设计中的异常处理。6.1I/O流6.1.1I/O流的概念及引入在C++中，输入输出操作是由“流”来处理的。在C++中，输入输出操作被定义为类，执行输入输出的类叫做流类，提供这些流类实现的系统库叫做流类库，而用具体流类定义的对象则称为流对象。在C++中，流是指数据流，它可以看作是一种既有数据，又有操作，并且与外部设备相联系的对象（流对象）。从流中获取数据的操作称为提取（输入）操作，向流中添加数据的操作称为插入（输出）操作，C++中为此专门定义了相应的提取运算符“”和插入运算符“”。C++为什么还要建立一套自己的I/O流类库呢？1、在C++中需要定义众多的用户自定义类型，但C语言的输入输出系统并不支持用户自定义对象。structmy_class{inti;floatf;char*str;}obj;对此结构体类型，在C语言中下面的语句是不能接受的：printf(“%my_class”,obj);-----------错误C语言不支持自定义类型数据的整体输入和输出（它只能一个一个成员单独处理）；C++的I/O操作是可扩展的，不仅可以用来输入输出标准类型的数据，也可以用于用户自定义类型的数据。6.1I/O流2、C的类型检查机制相对较弱。C++的编译系统加强了对数据类型的检查，提高了输入输出的安全性。在C语言中，用printf和scanf进行输入输出，往往不能保证输入输出的数据是可靠和安全的。在C++的I/O流中，编译系统对数据类型需要进行严格的检查，凡是类型不正确的数据都不可能通过编译。因此C++的I/O操作是类型安全的。使用C++的I/O流类库，可以通过重载“”和“”运算符来解决自定义数据类型的输入和输出，并保证输入输出数据的可靠和安全。C++通过I/O流类库实现了丰富的I/O功能，因此C++的输入输出优于C语言中的printf()和scanf()系统函数。6.1I/O流6.1I/O流6.1.2I/O流的含义及层次（1）文件I/O流------从磁盘文件输入数据，或者输出数据到磁盘文件，以外存文件为对象的输入输出操作称为文件的输入输出流，简称文件I/O流。（2）标准I/O流------对系统指定标准设备的输入和输出，这种数据的流动称为标准的输入输出流，简称标准I/O流。（3）串I/O流------对内存中指定的空间进行输入和输出。这种输入和输出操作称为字符串输入输出流，简称串I/O流。C++采取不同的方法来实现以上各种输入输出。为了实现数据的有效流动，C++系统提供了庞大的I/O流类库，调用不同的类去实现不同的功能。6.1I/O流6.1.3预定义的I/O流对象及运算符1、预定义的I/O流对象C++中不仅定义了输入输出操作所需的流类，还预定义了几种流对象，它们都定义在iostream头文件中，分别是：（1）cin——标准输入流（流对象），与标准输入设备（在缺省情况下指键盘）相关联，它是istream_withassign类的对象。例如：cin变量名;“”为提取运算符，表示从键盘读取数据放入指定变量中。（2）cout——标准输出流(流对象)，与标准输出设备（在默认情况下指显示器）相关联，它是ostream_withassign类的对象。例如：cout数据;“”为插入运算符，表示将“数据”写到屏幕上。（3）cerr——非缓冲型的标准出错流，与标准输出设备相关联，它是ostream_withassign类的对象。（4）clog——缓冲型的标准出错流，与标准输出设备相关联，它是ostream_withassign类的对象。6.1I/O流C++里的cout，cerr，clog都是ostream类定义的输出流对象，它们三者的区别如下：（1）cout是标准输出流对象，默认和显示器关联，cout流在内存中对应开辟了一个缓冲区，用来存放流中的数据，当向cout流插入一个endl时，不论缓冲区是否满了，都立即输出流中所有数据。（2）cerr是无缓冲标准错误流对象，指定为和显示器关联，和cout的作用差不多，不同的是cout默认输出到显示器，但是可以被重定向输出到文件，而cerr流中的信息只能在显示器输出。并且cerr没有被缓冲，因而发送给它的任何内容都立即输出到标准设备。（3）clog是带缓冲标准错误流对象，作用和cerr一样，区别在于cerr输出时不经过缓冲区，直接向显示器输出信息，而clog中的信息则存放在缓冲区，当缓冲区满或者遇到endl时才输出。2、提取和插入运算符在C++中，“”和“”本来是被定义为右移运算符和左移运算符的，由于在iostream头文件中对它们进行了重载，使它们也能用作标准类型数据的提取（输入）和插入（输出）运算符了。在使用它们作为提取和插入运算符的程序中，必须用#include命令把iostream头文件包含到程序中。6.2文件的输入和输出从文件编码的方式来看，文件可分为ASCII码文件和二进制码文件两种。ASCII文件也称为文本文件，这种文件在磁盘中存放时每个字符对应一个字节，用于存放对应的ASCII码。例如，整数5678的存储形式占4个字节。二进制码文件（字节文件）是按二进制的编码方式来存放数据的。例如，整数5678的存储形式为：0001011000101110，它只占2个字节二进制码文件虽然也可在屏幕上显示，但其内容一般无法直接读懂。C++在处理二进制码文件时，把文件内容看成是字节流，按字节进行处理，输入输出字节流的开始和结束只由程序控制而不受物理符号（如回车符）的控制。因此也把这种文件称作“流式文件”。C++使用文件I/O流类对文件进行输入输出，ifstream类用来实现对文件的输入操作，ofstream类用来实现对文件的输出操作，fstream类用来实现对文件的输入和输出操作。6.2文件的输入和输出6.2.1fstream类fstream类既可用于将数据写入文件，也可用于读取文件的数据，因此往往比ifstream和ofstream更为常用。对文件的操作时，必须先包含头文件fstream。在C++中对文件进行读写操作一般应按如下步骤：（1）建立文件流对象；（2）调用open()函数打开或建立文件；（3）调用read()或write()函数对文件进行读写操作；（4）调用close()函数关闭文件。fstreamfsObj;fsObj.open(“e:\\c++\\data.txt”,ios::out);表示以输出模式打开e:\c++\data.txt文件，如果data.txt不存在，则自动创建。open函数的第一个参数指定了打开文件的路径和名字，此处使用的是绝对路径，当然也可使用相对路径。如果需要打开的文件就在当前程序所在的目录下，还可以省略路径，只写文件名即可。如果打开的文件及其路径都不存在，可以调用system()函数先创建该路径，然后再通过文件流打开文件的方式创建出文件。由于路径字符串中的反斜杠是转义字符，所以路径中的分隔符需要写成“\\”形式。6.2文件的输入和输出open函数的第二个参数指定将以何种模式打开文件，表6-1中列举了各种不同的打开模式模式参数功能ios_base::in文件打开为读取（输入）状态，此为istream类的默认模式参数ios_base::out文件打开为写入（输出）状态，此为ostream类的默认模式参数ios_base::ate打开一个现存文件，从文件结尾处读取（输入）或写入（输出）ios_base::app打开一个输出文件从文件结尾写入（输出）数据ios_base::trunc打开一个文件，如果它已经存在，就删除其中原有的内容ios_base::binary以二进制模式打开一个文件，默认是文本模式说明：（1）打开每个文件时都会有一个内置的文件指针指向文件内容：指针的开始位置由打开模式规定，未规定的情况下，文件指针指向文件的开始位置。每次读或写都从文件指针的指示位置开始，每读或写一个字节，指针就后移一个字节。读文件时，当文件指针移到文件末尾再次进行读操作时，成员函数eof()的返回值将为非0值，表示文件结束（2）用in方式打开文件只能用于读取数据，而且该文件必须已经存在，否则打开失败；用out方式打开文件只能用于写入数据，如果文件不存在，一般会自动创建该文件。（3）app的意思是append（追加），它只能用于输出，一般只能跟out方式一起使用。用app方式打开文件，打开时文件指针处于文件末尾，并且每次执行输出时，文件指针都在文件的末尾写入，就是在文件末端追加内容。6.2文件的输入和输出（4）ate的意思是attheend（在末尾），它既可以用于输入，也可用于输出。用ate方式打开文件时，文件指针自动移到文件末尾。如果ate、out和in模式一起使用，既可以直接将数据写入文件末尾，也可以通过seekg()或者seekp()更改文件指针的位置后，再读写文件的其它位置。在执行输入/输出的过程中，其文件指针可以自由控制。需要注意的一点就是，每次读之前需要调用seekg()函数设定文件指针读的位置，每次写之前需要调用seekp()函数设定文件指针写的位置。ate和app的相同点是：它们在打开文件的时候都会自动定位到文件的尾部，直接写入文件的话都是从文件尾开始，文件原来的内容不会被覆盖掉，新内容是追加到文件末尾的；ate和app的区别在于：app模式下每次写入的内容始终位于文件尾，文件指针写时不能由自己控制，而ate只是文件刚打开的时候文件指针指向文件尾，文件内容的读写位置要看文件指针的具体移动。（5）trunc的意思是truncate（截短），用trunc方式打开一个已存在的文件，当前文件的任何内容都将被舍弃，程序会假定打开的是一个长度为零的文件。相当于文件指针从文件开头重新写文件。6.2文件的输入和输出如果某个文件需要用两种或多种方式打开，则需要将多种模式组合在一起（模式之间用“|”进行分隔）。除了用open()成员函数打开文件，还可以用文件流类的构造函数来打开文件，其参数和默认值与open()函数完全相同。例如：fstreamioFsobj(“file.txt”,ios::in|ios::out);等价于fstreamioFsobj;ioFsobj.open(“file.txt”,ios::in|ios::out);表示以输入输出模式打开当前目录下的文件file.txt，刚打开时文件内置指针指向文件开头。如果文件打开失败，open函数的返回值为0，用构造函数打开的话，流对象的值为0。无论用哪一种方式打开文件，都最好在程序中测试文件是否打开成功，然后再决定是否能继续进行读写操作。6.2文件的输入和输出6.2文件的输入和输出打开文件后，就可调用read()和write()函数对文件进行读写操作了，在对文件读写