Thư viện iostream của C++ cung cấp hàng trăm khả năng của nhập/xuất. Một vài tập tin header chứa các phần của giao diện thư viện.

Phần lớn chương trình C++ thường include tập tin header <iostream.h> mà chứa các thông tin cơ bản đòi hỏi tất cả các thao tác dòng nhập/xuất. Tập tin header <iostream.h> chứa các đối tượng cin, cout, cerr và clog mà tương ứng với dòng nhập chuẩn, dòng xuất chuẩn, dòng lỗi chuẩn không vùng đệm và dòng lỗi chuẩn vùng đệm. Cả hai khả năng nhập/xuất định dạng và không định dạng được cung cấp.

Header <iomanip.h> chứa thông tin hữu ích cho việc thực hiện nhập/xuất định dạng với tên gọi là các bộ xử lý dòng biểu hiện bằng tham số (parameterized stream manipulators).

Header <fstream.h> chứa các thông tin quan trọng cho các thao tác xử lý file do người dùng kiểm soát.

Header <strstream.h> chứa các thông tin quan trọng cho việc thực hiện các định dạng trong bộ nhớ. Điều này tương tự xử lý file, nhưng các thao tác nhập/xuất tới và từ mảng các ký tự hơn là file.

Header <stdiostream.h> chứa các thông tin quan trọng cho các chương trình trộn các kiểu nhập/xuất của C và C++. Các chương trình mới phải tránh kiểu nhập/xuất C, nhưng cần thì hiệu chỉnh các chương trình C, hoặc tiến triển chương trình C thành C++.

Thư viện iostream chứa nhiều lớp để xử lý một sự đa dạng rộng của các thao tác nhập/xuất. Lớp istream hỗ trợ các thao tác dòng nhập. Lớp ostream hỗ trợ các thao tác dòng xuất. Lớp iostream hỗ trợ cả hai thao tác dòng nhập và dòng xuất. Lớp istream và lớp ostream đều kế thừa đơn từ lớp cơ sở ios. Lớp iostream được kế thừa thông qua đa kế thừa từ hai lớp istream và ostream.

Hình 1

Hình 8.1: Một phần của phân cấp lớp dòng nhập/xuất

Đa năng hóa toán tử cung cấp một ký hiệu thích hợp cho việc thực hiện nhập/xuất. Toán tử dịch chuyển trái (<<) được đa năng hóa để định rõ dòng xuất và được tham chiếu như là toán tử chèn dòng. Toán tử dịch chuyển phải (>>) được đa năng hóa để định rõ dòng nhập và được tham chiếu như là toán tử trích dòng. Các toán tử này được sử dụng với các đối tượng dòng chuẩn cin, cout, cerr và clog, và bình thường với các đối tượng dòng do người dùng định nghĩa.

cin là một đối tượng của lớp istream và được nói là "bị ràng buộc tới" (hoặc kết nối tới) thiết bị nhập chuẩn, thông thường là bàn phím. Toán tử trích dòng được sử dụng ở lệnh sau tạo ra một giá trị cho biến nguyên X được nhập từ cin tới bộ nhớ:

int X;

cin >> X;

cout là một đối tượng của lớp ostream và được nói là "bị ràng buộc tới" thiết bị xuất chuẩn, thông thường là màn hình. Toán tử chèn dòng được sử dụng ở lệnh sau tạo ra một giá trị cho biến nguyên X được xuất từ bộ nhớ tới thiết bị chuẩn:

cout << X;

cerr là một đối tượng của lớp ostream và được nói là "bị ràng buộc tới" thiết bị lỗi chuẩn. Việc xuất đối tượng cerr là không vùng đệm. Điều này có nghĩa là mỗi lần chèn tới cerr tạo ra kết xuất của nó xuất hiện ngay tức thì; Điều này thích hợp cho việc thông báo nhanh chóng người dùng khi có sự cố.

clog là một đối tượng của lớp ostream và được nói là "bị ràng buộc tới" thiết bị lỗi chuẩn. Việc xuất đối tượng cerr là có vùng đệm. Điều này có nghĩa là mỗi lần chèn tới cerr tạo ra kết xuất của nó được giữ trong vùng đệm cho đến khi vùng đệm đầy hoặc vùng đệm được flush.

Việc xử lý file của C++ sử dụng các lớp ifstream để thực hiện các thao tác nhập file, ofstream cho các thao tác xuất file, và fstream cho các thao tác nhập/xuất file. Lớp ifstream kế thừa từ istream, ofstream lớp kế thừa từ ostream, và lớp fstream kế thừa từ iostream.

Hình 2

Hình 8.2: Một phần của phân cấp lớp dòng nhập/xuất với việc xử lý file.

Dòng xuất có thể được thực hiện với toán tử chèn dòng, nghĩa là toán tử << đã đa năng hóa. Toán tử << đã được đa năng hóa để xuất các mục dữ liệu của các kiểu có sẵn, xuất chuỗi, và xuất các giá trị con trỏ.

Ví dụ 8.1: Minh họa xuất chuỗi sử dụng một lệnh chèn dòng.

1: //Chương trình 8.1:Xuất một chuỗi sử dụng chèn dòng

2: #include <iostream.h>

3:

4: int main()

5: {

6: cout<<"Welcome to C++!\n";

7: return 0;

8: }

Chúng ta chạy ví dụ 8.1, kết quả ở hình 8.3

Hình 3

Hình 8.3: Kết quả của ví dụ 8.1

Ví dụ 8.2: Minh họa xuất chuỗi sử dụng nhiều lệnh chèn dòng.

1: //Chương trình 8.2:Xuất một chuỗi sử dụng hai chèn dòng

2: #include <iostream.h>

3:

4: int main()

5: {

6: cout<<"Welcome to";

7: cout<<"C++!\n";

8: return 0;

9: }

Chúng ta chạy ví dụ 8.2, kết quả ở hình 8.4

Hình 4

Hình 8.4: Kết quả của ví dụ 8.2

Hiệu quả của chuỗi thoát \n (newline) cũng đạt được bởi bộ xử lý dòng (stream manipulator) endl (end line).

Ví dụ 8.3:

1: //Chương trình 8.3:Sử dụng bộ xử lý dòng endl

2: #include <iostream.h>

3:

4: int main()

5: {

6: cout<<"Welcome to";

7: cout<<"C++!";

8: cout<<endl;

9: return 0;

10: }

Chúng ta chạy ví dụ 8.3, kết quả ở hình 8.5

Hình 5

Hình 8.5: Kết quả của ví dụ 8.3

Bộ xử lý dòng endl đưa ra một ký tự newline, và hơn nữa, flush vùng đệm xuất (nghĩa là tạo ra vùng đệm xuất được xuất ngay lập tức kể cả nó chưa đầy). Vùng đệm xuất cũng có thể được flush bằng:

cout<<flush;

Ví dụ 8.4: Các biểu thức có thể xuất

1: //Chương trình 8.4: Xuất giá trị biểu thức.

2: #include <iostream.h>

3:

4: int main()

5: {

6: cout<<"47 plus 53 is ";

7: cout<< (47+53);

8: cout<<endl;

9: return 0;

10: }

Chúng ta chạy ví dụ 8.4, kết quả ở hình 8.6

Hình 6

Hình 8.6: Kết quả của ví dụ 8.4

Các toán tử đã đa năng hóa << và >> có thể được theo dạng nối vào nhau.

Ví dụ 8.5: Nối các toán tử đã đa năng hóa

1: //Chương trình 8.5: Nối toán tử << đã đa năng hóa.

2: #include <iostream.h>

3:

4: int main()

5: {

6: cout<<"47 plus 53 is "<< (47+53)<<endl;

7: return 0;

8: }

Chúng ta chạy ví dụ 8.5, kết quả ở hình 8.7

Hình 7

Hình 8.7: Kết quả của ví dụ 8.5

Nhiều chèn dòng ở dòng 6 trong ví dụ 8.5 được thực thi nếu có thể viết:

(((cout<<"47 plus 53 is ")<< (47+53))<<endl);

nghĩa là << liên kết từ trái qua phải. Loại liên kết của các toán tử chèn dòng được phép bởi vì toán tử đa năng hóa << trả về một tham chiếu tới đối tượng toán hạng bên trái của nó, nghĩa là cout. Vì thế biểu thức đặt trong ngoặc bên cực trái:

(cout<<"47 plus 53 is ")

xuất ra một chuỗi đã chỉ định và trả về một tham chiếu tới cout. Điều này cho phép biểu thức đặt trong ngoặc ở giữa được ước lượng:

(cout<< (47+53))

xuất giá trị nguyên 100 và trả về một tham chiếu tới cout. Sau đó biểu thức đặt trong ngoặc bên cực phải được ước lượng:

cout<<endl;

xuất một newline, flush cout và trả về một tham chiếu tới cout. Trả về cuối cùng này không được sử dụng.

Xuất các biến kiểu char *:

Trong nhập/xuất kiểu C, thật cần thiết cho lập trình viên để cung cấp thông tin kiểu. C++ xác định các kiểu dữ liệu một cách tự động – một cải tiến hay hơn C. Đôi khi điều này là một trở ngại. Chẳng hạn, chúng ta biết rằng một chuỗi ký tự là kiểu char *. Mục đích của chúng ta in giá trị của con trỏ đó, nghĩa là địa chỉ bộ nhớ của ký tự đầu tiên của chuỗi đó. Nhưng toán tử << đã được đa năng hóa để in dữ liệu của kiểu char * như là chuỗi kết thúc ký tự null. Giải pháp là ép con trỏ thành kiểu void *.

Ví dụ 8.6: In địa chỉ lưu trong một biến kiểu char *

Chúng ta chạy ví dụ 8.6, kết quả ở hình 8.8

Hình 8

Hình 8.8: Kết quả của ví dụ 8.6

Hàm thành viên put() của lớp ostream xuất một ký tự có dạng :

ostream& put(char ch);

Chẳng hạn:

cout.put(‘A’);

Gọi put() có thể được nối vào nhau như:

cout.put(‘A’).put(‘\n’);

Hàm put() cũng có thể gọi với một biểu thức có giá trị là mã ASCII như:

cout.put(65);

Để đọc hai số nguyên sử dụng đối tượng cin và toán tử trích dòng đã đa năng hóa >>.

Ví dụ 8.7:

1: //Chương trình 8.7

2: #include <iostream.h>

3:

4: int main()

5: {

6: int X, Y;

7: cout << "Enter two integers: ";

8: cin >> X >> Y;

9: cout << "Sum of " << X << " and " << Y << " is: "

10:       << (X + Y) << endl;

11: return 0;

12: }

Chúng ta chạy ví dụ 8.7, kết quả ở hình 8.9

Hình 9

Hình 8.9: Kết quả của ví dụ 8.7

Một cách phổ biến để nhập một dãy các giá trị là sử dụng toán tử trích dòng trong vòng lặp while. Toán tử trích dòng trả về false (0) khi end-of-file được bắt gặp:

Ví dụ 8.8:

2: #include <iostream.h>

3:

4: int main()

5: {

6: int Grade, HighestGrade = -1;

7: cout << "Enter grade (enter end-of-file to end): ";

8: while (cin >> Grade)

9: {

10: if (Grade > HighestGrade )

11: HighestGrade = Grade;

12: cout << "Enter grade (enter end-of-file to end): ";

13: }

14: cout <<endl<< "Highest grade is:" << HighestGrade<< endl;

15: return 0;

16: }

Chúng ta chạy ví dụ 8.8, kết quả ở hình 8.10

Hình 10

Hình 8.10: Kết quả của ví dụ 8.8

Hàm istream::get() có các dạng sau:

(1) int get();

(2) istream& get(unsigned char &ch);

(3) istream& get(signed char &ch);

(4) istream& get(unsigned char * puch, int len, char delim=’\n’);

(5) istream& get(signed char * psch, int len, char delim=’\n’);

Dạng (1) trích ký tự đơn từ dòng và trả về nó hoặc EOF khi end-of-file trên dòng được bắt gặp.

Dạng (2) và (3) trích một ký tự đơn từ dòng và lưu trữ nó vào ch.

Dạng (4) và (5) trích các ký tự từ dòng cho đến khi hoặc delim được tìm thấy, giới hạn len đạt đến, hoặc end-of-file được bắt gặp. Các ký tự được lưu trong con trỏ chỉ đến mảng ký tự puch hoặc psch.

Ví dụ 8.9: Sử dụng hàm get() dạng (1)

1: //Chương trình 8.9

2: #include <iostream.h>

3: int main()

4: {

5: int Ch;

6: cout << "Before input, cin.eof() is " << cin.eof() << endl

7:          << "Enter a sentence followed by end-of-file:" << endl;

8: while ( ( Ch = cin.get() ) != EOF)

9: cout.put(Ch);

10: cout << endl << "EOF in this system is: " << Ch << endl;

11: cout << "After input, cin.eof() is " << cin.eof() << endl;

12: return 0;

13: }

Chúng ta chạy ví dụ 8.9, kết quả ở hình 8.11

Hình 11

Hình 8.11: Kết quả của ví dụ 8.9

Trong ví dụ 8.9 trên, chúng ta có sử dụng hàm ios::eof() có dạng sau:

int eof();Hàm trả về giá tri khác zero nếu end-of-file bắt gặp.

Ví dụ 8.10: Sử dụng hàm get() dạng (5)

1: //Chương trình 8.10

2: #include <iostream.h>

3:

4: const int SIZE = 80;

5:

6: int main()

7: {

8: char Buffer1[SIZE], Buffer2[SIZE];

9: cout << "Enter a sentence:" << endl;

10: cin >> Buffer1;

11: cout << endl << "The string read with cin was:" << endl

12:          << Buffer1 << endl << endl;

13: cin.get(Buffer2, SIZE);

14: cout << "The string read with cin.get was:" << endl

15:          << Buffer2 << endl;

16: return 0;

17: }

Chúng ta chạy ví dụ 8.10, kết quả ở hình 8.12

Hình 12

Hình 8.12: Kết quả của ví dụ 8.10

Hàm istream::getline() có các dạng sau:

(1) istream& getline(unsigned char * puch, int len, char delim=’\n’);

(2) istream& getline(signed char * psch, int len, char delim=’\n’);

Ví dụ 8.11: Sử dụng hàm getline()

1: //Chương trình 8.11

2: #include <iostream.h>

3:

4: const SIZE = 80;

5:

6: int main()

7: {

8: char Buffer[SIZE];

9: cout << "Enter a sentence:" << endl;

10: cin.getline(Buffer, SIZE);

11: cout << endl << "The sentence entered is:" << endl

12:          << Buffer << endl;

13: return 0;

14: }

Chúng ta chạy ví dụ 8.11, kết quả ở hình 8.13

Hình 13

Hình 8.13: Kết quả của ví dụ 8.11

Hàm ignore():

istream& ignore(int nCount = 1, int delim = EOF);

Trích và loại bỏ lên đến nCount ký tự. Việc trích dừng nếu delim được bắt gặp hoặc nếu end-of-file bắt gặp.

Hàm putback():

istream& putback(char ch);

Đặt một ký tự ngược lại dòng nhập.

Hàm peek():

int peek();

Hàm trả về ký tự kế tiếp mà không trích nó từ dòng.

C++ cung cấp nhập/xuất kiểu an toàn (type-safe). Các toán tử << và >> được đa năng hóa để nhận các mục dữ liệu của kiểu cụ thể. Nếu dữ liệu bất ngờ được xử lý, các cờ hiệu lỗi khác nhau được thiết lập mà người dùng có thể kiểm tra để xác định nếu một thao tác nhập/xuất thành công hoặc thất bại. Phần sau chúng ta sẽ khảo sát kỹ hơn.

Nếu dòng được gắn với file văn bản, việc nhập/xuất file được thực hiện một cách đơn giản bởi các toán tử >> và <<, giống như khi chúng ta làm việc với cin và cout. File văn bản chứa dữ liệu ở dạng mã ASCII, kết thúc bởi ký tự EOF.

Ví dụ 8.28: Tạo file văn bản có thể được sử dụng trong hệ thống có thể nhận được các tài khoản để giúp đỡ quản lý tiền nợ bởi các khách hàng tín dụng của công ty. Mỗi khách hàng, chương trình chứa một số tài khoản, tên và số dư (balance).

1: //Chương trình 8.28

2: #include <iostream.h>

3: #include <fstream.h>

4: #include <stdlib.h>

5:

6: int main()

7: {

8: ofstream OutClientFile("clients.dat", ios::out);

9: if (!OutClientFile)

10: {

11: cerr << "File could not be opened" << endl;

12: exit(1);

13: }

14: cout << "Enter the Account, Name, and Balance." << endl

15:          << "Enter EOF to end input." << endl << "? ";

16: int Account;

17: char Name[10];

18: float Balance;

19: while (cin >> Account >> Name >> Balance)

20: {

21: OutClientFile << Account << " " << Name

22:          << " " << Balance << endl;

23: cout << "? ";

24: }

25: OutClientFile.close();

26: return 0;

27: }

Chúng ta chạy ví dụ 8.28, kết quả ở hình 8.30

Hình 14

Hình 8.30: Kết quả của ví dụ 8.28

Ví dụ 8.29: Đọc file văn bản tạo ở ví dụ 8.28 và xuất ra màn hình.

1: //Chương trình 8.29

2: #include <iostream.h>

3: #include <fstream.h>

4: #include <iomanip.h>

5: #include <stdlib.h>

6:

7: void OutputLine(int, char*, float);

8:

9: int main()

10: {

11: ifstream InClientFile("clients.dat", ios::in);

12: if (!InClientFile)

13: {

14: cerr << "File could not be opened" << endl;

15: exit(1);

16: }

17: int Account;

18: char Name[10];

19: float Balance;

20: cout << setiosflags(ios::left) << setw(10) << "Account"

21:      << setw(13) << "Name" << "Balance" << endl;

22: while (InClientFile >> Account >> Name >> Balance)

23: OutputLine(Account, Name, Balance);

24: InClientFile.close();

25: return 0;

26: }

27:

28: void OutputLine(int Acct, char *Name, float Bal)

29: {

30: cout << setiosflags(ios::left) << setw(10) << Acct

31:   << setw(13) << Name << setw(7) << etprecision(2)

32:<< setiosflags(ios::showpoint | ios::right) << Bal << endl;

33: }

Chúng ta chạy ví dụ 8.29, kết quả ở hình 8.31

Hình 15

Hình 8.31: Kết quả của ví dụ 8.29

Do lớp ifstream dẫn xuất từ lớp istream nên chúng ta có thể dùng các hàm istream::get(), istream::getline().

Ví dụ 8.30: Đọc file văn bản tạo ở ví dụ 8.28 bằng hàm istream::getline() và xuất ra màn hình.

1: //Chương trình 8.30

2: #include <iostream.h>

3: #include <fstream.h>

4: #include <iomanip.h>

5: #include <stdlib.h>

6:

7: #define MAXLINE 256

8:

9: int main()

10: {

11: ifstream InClientFile("clients.dat", ios::in);

12: if (!InClientFile)

13: {

14: cerr << "File could not be opened" << endl;

15: exit(1);

16: }

17: char Line[MAXLINE];

18: while (!InClientFile.eof())

19: {

20: InClientFile.getline(Line,MAXLINE-1);

21: cout<<Line<<endl;

22: }

23: InClientFile.close();

24: return 0;

25: }

Chúng ta chạy ví dụ 8.30, kết quả ở hình 8.32.(nội dung tập tin clients.dat)

Hình 16

Hình 8.32: Kết quả của ví dụ 8.30

Đối với file nhị phân (còn gọi là file truy cập ngẫu nhiên), chúng ta mở ở chế độ ios::binary. Đối với file nhị phân, chúng ta có thể dùng hàm istream::get() và ostream::put() để đọc và ghi từng byte một. Để đọc và ghi nhiều byte cùng lúc chúng ta có thể dùng istream::read() và ostream::write().

Ví dụ 8.31: Lấy lại ví  dụ 8.28 nhưng lưu dữ liệu dưới dạng nhị phân.

1: //Chương trình 8.31

2: #include <iostream.h>

3: #include <fstream.h>

4: #include <stdlib.h>

5:

6: typedef struct

7: {

8: int Account;

9: char Name[10];

10: float Balance;

11: }Client;

12:

13: int main()

14: {

15: ofstream OutClientFile("credit.dat", ios::out|ios::binary);

16: if (!OutClientFile)

17: {

18: cerr << "File could not be opened" << endl;

19: exit(1);

20: }

21: cout << "Enter the Account, Name, and Balance." << endl

22:          << "Enter EOF to end input." << endl << "? ";

23: Client C;

24: while (cin >> C.Account >> C.Name >> C.Balance)

25: {

26: OutClientFile.write((char *)&C,sizeof(Client));

27: cout << "? ";

28: }

29: OutClientFile.close();

30: return 0;

31: }

Chúng ta chạy ví dụ 8.31, kết quả ở hình 8.33 (nội dung tập tin credit.dat)

Hình 17

Hình 8.33: Kết quả của ví dụ 8.31

Ví dụ 8.32: Đọc file tạo ở ví dụ 8.31 và xuất ra màn hình.

1: //Chương trình 8.32

2: #include <iostream.h>

3: #include <fstream.h>

4: #include <iomanip.h>

5: #include <stdlib.h>

6:

7: typedef struct

8: {

9: int Account;

10: char Name[10];

11: float Balance;

12: }Client;

13:

14: void OutputLine(Client);

15:

16: int main()

17: {

18: ifstream InClientFile("credit.dat", ios::in|ios::binary);

19: if (!InClientFile)

20: {

21: cerr << "File could not be opened" << endl;

22: exit(1);

23: }

24: cout << setiosflags(ios::left) << setw(10) << "Account"

25:          << setw(13) << "Name" << "Balance" << endl;

26: Client C;

27: while (InClientFile.read((char *)&C,sizeof(Client)))

28: OutputLine(C);

29: InClientFile.close();

30: return 0;

31: }

32:

33: void OutputLine(Client C)

34: {

35: cout << setiosflags(ios::left) << setw(10) << C.Account

36:          << setw(13) << C.Name << setw(7) << setprecision(2)

37:          << setiosflags(ios::showpoint | ios::right)<< C.Balance << endl;

38: }

Chúng ta chạy ví dụ 8.32, kết quả ở hình 8.34

Hình 18

Hình 8.34: Kết quả của ví dụ 8.32

Bài 1: Cài đặt toán tử >> và << cho kiểu dữ liệu mảng để nhập và xuất.

Hình 19

Bài 3: Cài đặt thêm toán tử >> và << cho lớp Date trong bài 6 của chương 4.

Hình 20

Hình 21

Bài 6: Viết chương trình in các giá trị nguyên dương luôn có dấu + ở phía trước.

Bài 7: Viết chương trình tương tự như lệnh COPY của DOS để sao chép nội dung của file .

Bài 8: Viết chương trình cho biết kích thước file.

Bài 9: Viết chương trình đếm số lượng từ có trong một file văn bản tiếng Anh.