Форматирование ввода / вывода

В приведенных ранее примерах были использованы простейшие способы управления вводом/выводом с помощью специальных управляющих символов (ESCAPE последовательностей) - '\n' и '\t'. Однако, очень часто этого бывает недостаточно, например, для аккуратного структурированного оформления данных на экране.

Более гибкое управление вводом/выводом (форматирование ввода/вывода) в C++ осуществляется либо с помощью установки флагов форматирования, либо с помощью специальных манипуляторов ввода/вывода.

Использование флагов форматирования.

В этой таблице перечислены флаги форматирования.

Флаг	Числовое значение	Назначение	Действие
ios:: skipws	1	Отменяет ввод из потока лидирующих пробельных символов (пробелов, символов табуляции, символов перевода строки). Установлен по умолчанию.	ввод
ios:: unitbuf	2	Если буфер вывода не пуст, его содержимое передаются на устройство вывода сразу при завершении операции вывода.	вывод
ios:: uppercase	4	Отображает шестнадцатеричные цифры и символ экспоненты при выводе вещественных значений в верхнем регистре.	вывод
ios:: showbase	8	Отображает обозначение основания системы счисления, в которой выводится числовое значение. Например, если выводится значение A1F, то оно будет выведено в виде 0xA1F.	вывод
ios:: showpoint	16	Отображает при выводе вещественных значений десятичную точку и нули дробной части, даже если дробная часть отсутствует.	вывод
ios:: showpos	32	Приводит к отображению знака + при выводе положительных числовых значений.	вывод
ios:: left	64	Выравнивает вывод данных по левому краю поля вывода, дополняя данные справа пробелами (или установленными символами) до ширины поля вывода.	вывод
ios:: right	128	Выравнивает вывод данных по правому краю поля вывода, дополняя данные слева пробелами (или установленными символами) до ширины поля вывода	вывод
ios:: internal	256	Выводит знак числа с левым выравниванием, а само число с правым выравниванием. Между знаком и самим числом выводятся либо пробелы, либо установленные символы заполнения, дополняя выводимое значение до ширины поля вывода.	вывод
ios:: dec	512	Устанавливает десятичную форму представления целых чисел. Флаг установлен по умолчанию.	ввод/вывод
ios:: oct	1024	Устанавливает восьмеричную форму представления целых чисел.	ввод/вывод
ios:: hex	2048	Устанавливает шестнадцатеричную форму представления целых чисел.	ввод/вывод
ios:: scientific	4096	Устанавливает формат вывода вещественных значений в формате с экспонентой. По умолчанию компилятор сам выбирает формат вывода (либо экспоненциальный, либо фиксированный).	вывод
ios:: fixed	8192	Устанавливает формат вывода вещественных значений с фиксированной точкой. По умолчанию компилятор сам выбирает формат вывода (либо экспоненциальный, либо фиксированный).	вывод
ios:: boolalpha	16384	По умолчанию логические значения представляются в виде 0 и 1. При установке этого флага эти значения представляются словами false и true.	ввод/вывод

Замечания:

1. Приставка ios:: указывает на то, что определение флага принадлежит классу ios, опускать ее не следует, иначе компилятор выдаст ошибку.

2. Некоторые компиляторы (старые) могут не воспринимать представления этих флагов в виде идентификаторов. В этом случае необходимо использовать их числовые эквиваленты.

3. По сути, каждый флаг можно рассматривать как целочисленную именованную константу. Все эти константы определены в классе ios.

Флаги работают как переключатели (включен - выключен, установлен - сброшен). Все флаги упакованы в одном целом значении типа long int. Это целое значение определяет общее состояние всех флагов потока. Каждый флаг в этом целом значении представлен 1 битом (1 двоичным разрядом). Установленному флагу соответствует значение 1 некоторого двоичного разряда. Если флаг сброшен (отключен), соответствующий двоичный разряд равен 0. Например, если значение состояния всех флагов равно 68, то установлены флаги uppercase и left:

Номер разряда: 31 30 … 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Состояния флагов: 0 0 … 0 0 1 0 0 0 1 0 0 = 68

Такое представление флагов позволяет, кроме компактной формы хранения, обеспечить эффективное управление флагами на основе использования побитовых логических операций.

Для управления флагами используются три функции: flags, setf и unsetf. Эти функции являются членами потоковых классов cout и cin, поэтому обращаться к ним следует через идентификаторы соответствующих потоковых классов: cout.flags, cout.setf, cout.unsetf или cin.flags, cin.setf, cin.unsetf. Если необходимо управлять флагами потока вывода, используется класс cout, если флагами потока ввода - класс cin. Все эти функции возвращают предыдущее состояние флагов.

Функция flags может использоваться двумя способами. Если вызвать ее без параметров, то она не изменяет состояние флагов, а только возвращает значение состояния всех флагов потока. Например, строка

cout << cin.flags () << endl;

выведет на экран целое значение соответствующее состоянию флагов потока ввода. А строка

cout << cout.flags () << endl;

выведет на экран целое значение соответствующее состоянию флагов потока вывода.

Эту функцию можно использовать и для изменения состояния флагов. Для этого при ее вызове в качестве параметра ей необходимо передать необходимое значение флага (флагов). Например, оператор cout.flags(ios::hex); установит флаг hex, все остальные флаги будут сброшены.

Особенностью этой функции является то, что она сначала сбрасывает все флаги, а уже потом устанавливает флаг (флаги), заданный параметром.

Замечание. Если вызвать функцию следующим образом: flags(0), то будут сброшены все флаги соответствующего потока.

Функция setf также служит для установки флагов. Она добавляет новый флаг (флаги) без изменения всех остальных.

/* 1 */ cout.flags(0); // Отключены все флаги

/* 2 */ cout.setf(ios :: showpos); // Установлен единственный флаг showpos

/* 3 */ cout.setf(ios :: hex); // Установлены два флага - showpos и hex

Если требуется сбросить флаг (флаги), используют функцию unsetf. В качестве параметра используется значение флага (флагов), который необходимо отключить. При этом остальные флаги изменены не будут. Например, если добавить к предыдущим строкам программы строку:

/* 4 */ cout.unsetf(ios :: showpos);

флаг showpos будет отключен, и останется установленным только флаг hex.

При использовании этих процедур можно оперировать не одиночными флагами, а объединением нескольких флагов. Например, строки 2 и 3 можно заменить одной строкой:

cout.setf ( ios :: showpos | ios :: hex);

Объединение флагов осуществляется с помощью операции | - арифметическое ИЛИ.

Рассмотрим некоторые примеры использования флагов форматирования.

#include <iostream>

using namespace std;

int main ()

{

setlocale (0, "");

cout << 255 << endl; // На экране видим 255 - по умолчанию установлен флаг dec

cout.setf (ios :: hex); // Включаем флаг hex - хотим видеть на экране ff

cout << 255 << endl; // На экране видим 255 - изменений не произошло

system ("Pause");

return 0;

}

В этом примере установка флага hex не привела ни к каким изменениям. Причиной этого явилось то, что одновременно с установленным флагом hex остался установленным и флаг dec. Для исправления ситуации необходимо сначала отключить флаг dec, а затем уже установить флаг hex:

cout.unsetf (ios :: dec); // Отключаем флаг dec

cout.setf (ios :: hex); // Включаем флаг hex - хотим видеть на экране ff

cout << 255 << endl; // На экране видим ff - то, что хотели

Среди всех флагов можно выделить три группы, в каждой из которых флаги управляют одной и той же характеристикой ввода / вывода, но являются взаимоисключающими. Флагам каждой из этих групп в классе ios присвоены обобщающие имена:

Группа	Флаги	Обобщающее имя
Флаги основания систем счисления	dec, oct, hex	basefield
Флаги выравнивания	left, right, internal	adjustfield
Флаги формата вещественных значений	scientific, fixed	floatfield

Обобщающие имена групп удобно использовать для выполнения операции со всеми флагами группы, например, для сброса всех флагов группы:

cout.unsetf (ios :: basefield); // Отключаем флаги dec, oct, hex за один прем

Более того, функцию setf можно использовать с двумя параметрами:

setf (новые флаги, маска)

В этом случае функция setf устанавливает только те флаги, которые одновременно присутствуют и в первом и во втором параметре, а те флаги, которые присутствуют во втором параметре, но отсутствуют в первом, будут сброшены. Это дает возможность отключать и включать флаги за один вызов функции setf. Например, для установки любого флага из группы basefield достаточно использовать всего один оператор:

cout.setf (ios :: hex, ios :: basefield);

Здесь второй параметр содержит три флага: dec, oct, hex. Первый параметр содержит флаг hex. Этот флаг будет установлен, а флаги dec и oct будут сброшены.

В классе cout имеются еще несколько функций управляющих форматом вывода данных. К ним относятся:

• precision - определяет точность представления вещественных значений;

• width - устанавливает ширину поля вывода;

• fill - определяет символ заполнения при выводе данных.

Примеры использования этих функций

Пример 1.

cout.width (10); // Ширина поля вывода 10 позиций

cout << 123 << endl; // На экран выведено 7 пробелов и число 123

cout.fill (‘.’); // Символ заполнения ‘.’

cout.width (10); // Ширина поля вывода 10 позиций

cout << 123 << endl; // На экран выведено …….123

Пример 2

cout.width (10); // Ширина поля вывода 10 позиций

cout.setf (ios :: fixed); // Вывод вещественных значений с фиксированной точкой

cout.precision (3); // Ширина поля вывода 10 позиций

cout << 1.2345 << endl; // На экран выведено 7 пробелов и число 1.234

cout.fill (‘.’); // Символ заполнения ‘.’

cout.width (10); // Ширина поля вывода 10 позиций

cout << 123 << endl; // На экран выведено …….123

Форматирование ввода-вывода с помощью манипуляторов.

Управление флагами потоков ввода-вывода можно осуществлять с помощью, так называемых, манипуляторов ввода-вывода. В следующей таблице перечислены стандартные манипуляторы:

Манипулятор	Назначение	Действие
skipws	Устанавливает флаг skipws.	ввод
noskipws	Обнуляет флаг skipws.	ввод
unitbuf	Устанавливает флаг unitbuf.	вывод
nounitbuf	Обнуляет флаг unitbuf.	вывод
uppercase	Устанавливает флаг uppercase.	вывод
nouppercase	Обнуляет флаг uppercase.	вывод
showbase	Устанавливает флаг showbase.	вывод
noshowbase	Обнуляет флаг showbase.	вывод
showpoint	Устанавливает флаг showpoint.	вывод
noshowpoint	Обнуляет флаг showpoint.	вывод
showpos	Устанавливает флаг showpos.	вывод
noshowpos	Обнуляет флаг showpos.	вывод
left	Устанавливает флаг left.	вывод
right	Устанавливает флаг right	вывод
internal	Устанавливает флаг internal.	вывод
dec	Устанавливает флаг dec.	ввод/вывод
oct	Устанавливает флаг oct.	ввод/вывод
hex	Устанавливает флаг hex.	ввод/вывод
scientific	Устанавливает флаг scientific.	вывод
fixed	Устанавливает флаг fixed.	вывод
boolalpha	Устанавливает флаг boolalpha.	ввод/вывод
noboolalpha	Обнуляет флаг boolalpha.	ввод/вывод
endl	Выводит в поток символ перевода строки.	вывод
ends	Выводит в поток нулевой символ (‘\0’).	вывод
flush	«Сбрасывает» поток.	вывод
resetiosflags(флаги)	Обнуляет флаги, указанные в параметре	ввод/вывод
setiosflags(флаги)	Устанавливает флаги, указанные в параметре	ввод/вывод
setbase(int base)	Устанавливает основание системы счисления в значение base (допустимые значения параметра 8, 10, 16).	вывод
setfill(char ch)	Устанавливает символ для заполнения в значение ch.	вывод
setprecision(int p)	Устанавливает количество цифр после десятичной точки в значение p.	вывод
setw(int w)	Устанавливает ширину поля вывода в значение w.	вывод
ws	Пропускает ведущие пробельные символы в потоке ввода	ввод

Замечание. При использовании манипуляторов с параметрами необходимо использовать заголовочный файл <iomanip>.

Манипуляторы ввода-вывода непосредственно включаются в потоки ввода-вывода. Например:

cout << setw(20) << right << setfill(‘.’) << 123 << endl;

На экран будет выведено:

……………..123

Можно создавать свои собственные манипуляторы ввода-вывода.

4. Основные управляющие структуры программирования и управляющие конструкции в языке С++

Структурное программирование. Основные управляющие структуры программирования: последовательность, выбор (ветвление), итерации (циклы). Примеры преобразования структур. Семантика управляющих структур и инструкции языка С++. Операторы и блоки. Выбор вариантов: оператор if, расширение оператора if, множественный выбор. Итерации: цикл с предусловием, цикл с постусловием.