Ein- und Ausgabebibliothek

Zusammen mit der Sprachdefinition wuchs auch eine Definition der so genannten “streams”- Bibliothek. Ein "stream” ist am besten mit “Verbindung” (oder Kanal) zu beschreiben. So kann man eine Verbindung zu einem Gerät, einer Datei oder einem Bytefeld herstellen. Die Verbindung oder besser das Verbindungsobjekt, kann im Rahmen der Ein- und Ausgabe weitere Dienstleistungen erbringen. Im Normalfall ist dies die Pufferung und die Formatierung.

Das Objekt, das die Ein- und Ausgabe bearbeitet, wird mit einer der Klassen aus der Klassenbibliothek angelegt. Diese Klassen bilden Hierarchien. Für jede der drei Grundverbindungen seriell (z. B. Tastatur), Dateibearbeitung und Pseudoein- und Ausgabe im Speicher (ähnlich sprintf() ) gibt es eine Klassenhierarchie.

Alle Hierarchien folgen einem einheitlichen Schema. Ausgehend von der Basisklasse "ios" leitet man Klassen für die Eingabe oder die Ausgabe ab. Mit diesen beiden Klassen bildet man schließlich eine Klasse, die sowohl Ein- wie Ausgabe behandeln kann.

Arbeiten mit Dateien

Zum Arbeiten mit Dateien gehört:

• Öffnen / Schließen
• Lesen
• Schreiben
• Positionieren

Schauen wir uns wieder ein Beispiel an. Das Programm soll eine Datei kopieren. In der Informationsdatei “fstream.h” sind die Klassen “ifstream” für Eingabe, “ofstream” für Ausgabe und “fstream” vordefiniert. “fstream” kann für Ein- und Ausgabe verwendet werden.

Das Öffnen kann man wahlweise beim Anlegen eines Verbindungsobjektes mit einem Konstruktor oder durch eine Methode “open()” erledigen. Die Art der Verbindung kann mit Konstanten aus einem “enum”- Datentyp der Basisklasse “ios” angegeben werden. Das Schließen einer Verbindung geschieht durch den Destruktor oder die parameterlose Methode “close()”.

Im Beispiel wird eine Datei im Textmodus (default) eröffnet. Der Operator “!” ist überladen und liefert eine Fehlerabfrage. Bei einem Fehler wird das Programm abgebrochen.

Beim Öffnen können folgende Konstante auch miteinander verodert verwendet werden. Die Definition erfolgt in der Klasse “ios”.

Bei der Benutzung wird dem Konstantennamen der Klassenname “ios” vorangestellt. “ios” ist die Basisklasse eines “streams”.

Der Fehlertest nach dem Eröffnen erfolgt wieder mit Hilfe des überlagerten Operators “!”. Mit Hilfe von “!” wird eine Statusabfragemethode der Klasse "ios" aufgerufen. Falls ein Fehler aufgetreten ist, liefert “!” den logischen Wert “wahr”.

Die zweite Art, den Status eines E/A- Objektes zu erhalten, liefert die Typkonvertierung. In der “while” Schleife (Zeile 17) haben wir sie verwendet.

Bei der Ausgabedateiverbindung wird die "open()"-Methode benutzt. Die Fehlerabfrage verwendet wieder den überlagerten “!”-Operator. Beachten Sie, daß bei der Definition der Typkonvertierung kein Rückgabetyp angegeben wird.

Die Positionierung kann getrennt für Eingabe- und Ausgabe erfolgen. Es gibt Methoden zum Lesen und Setzen.

Statustest

Der Status einer Verbindung wird in der Basisklasse “ios” in einer Statusvariablen gehalten und kann mit einem Satz von inline-Methoden abgefragt werden.

Die Abfragemethoden sind in der Basisklasse definiert. Sie können daher für beliebige E/A- Objekte benutzt werden. In unserem Beispiel werden die Abfragemethoden innerhalb der Typkonvertierung oder des überlagerten “!”-Operators benutzt. Eine spezielle Rolle spielt “clear()”. Einerseits löscht “clear()” den Status, wenn sein Parameter den Wert “0" hat. Andererseits kann der Parameterwert zum Setzen des gesamten Statuswortes benutzt werden. Da die Abfragemethoden zur Basisklasse gehören, können sie auch für alle abgeleiteten Objekte benutzt werden.

Formatfreie E/A

Die eigentliche Arbeit erledigt die “while”-Schleife mit Hilfe zweier Methoden der Basisklasse, die ohne Formatierung arbeiten.

Im Test der “while”-Schleife werden die Zustände beider E/A- Objekte mit einer Typkonvertierung abgefragt. Die Konvertierung geschieht von der Klasse auf (void *). Dafür existiert eine Konvertierungsmethode. Die Methode fragt die Statusbits ab und meldet “wahr” zurück, fall der Status “OK” ist. Die verwendete “get”-Methode liefert das bearbeitete Objekt mit eine Referenz zurück (eingabe). Die Typkonvertierungen für beide Objekte müssen “OK” melden, damit die Schleife weiterläuft.

In “iostream.h” sind noch weitere Methoden deklariert und definiert. Dazu gehören Methoden zum Lesen von Zeilen, Worten oder zu überlesenden Zeichen.

Formatierung der Verbindung - Manipulatoren

Für die Formatierung steht in der Basisklasse "ios" ebenfalls ein Feld zur Verfügung. Und wieder gibt es eine Anzahl von Methoden, die dieses Feld auswerten oder setzen. Sie heißen Manipulatoren.

Die Manipulatoren wirken normalerweise nur für die nächste Ausgabe. Die Ausnahmen sind die Manipulatoren, die die Ausgabebasis ändern.

Mit Hilfe der Manipulatoren mit Parametern können Füllzeichen oder die Breite des Ausgabefeldes eingestellt werden. Die Angabe gilt immer nur für die jeweils nächste Ausgabe. Mit Hilfe der Manipulatoren “setiosflags” und “resetiosflags” können die einzelnen Bits des Statusfeldes gezielt gesetzt oder gelöscht werden. Die Bits können ver-odert werden. (siehe Bild 15-12)

Noch ein Beispiel mit verschiedenen Zahlenbasen.

Die Manipulatoren gelten für oder / und für die Ausgabe wie im Bild 15-11 angegeben.

Die I/O-Bibliothek bietet so viele Möglichkeiten, daß gar nicht alle Varianten im Rahmen des Buches dargestellt werden konnten.

Bitte lesen Sie bei Bedarf die Compilerdokumentationen oder im zugehörigen Hilfesystem.

Hinweise zur Weiterarbeit

1) Schreiben Sie zwei Filterprogramme, die zur Umsetzung von DOS-Textdateien nach  und umgekehrt dienen Können. Wandeln Sie dazu das Programm im Bild 15-2 ab. Der Unterschied bestehtim unterschiedlichen Zeilenende. DOS-Dateien beenden eine Zeile mit CR und LF. (0x0d und 0x0a). UNIX-Dateien kennen nur ein LF (0x0a).

2) Legen Sie mit Hilfe der Manipulatoren im Bild 15-11 und der möglichen im Bild 15-10 die Ausgabe einer Tabelle an. Die einzelnen Felder der Tabelle sollen formatiert ausgegeben werden. Als Vorbild kann auch das Bild 15-13 dienen.

Im nächsten Kapitel

Auch in streng typorientierten Sprachen benötigen wir gelegentlich die Möglichkeit, Variable als Variable eines andern Typs zu betrachten.

Das folgende Kapitel gibt einen Überblick über Typkonvertierung in C++.