【C++】编程实例：循环与文本输入问题

任务描述： 逐字符地读取来自文件或键盘的文本

使用原始的cin进行输入

分析： 如果程序要使用循环来读取来自键盘的文本输入，则必须有办法知道何时停止读取。

如何知道这一点呢？

一种方法是选择某个特殊字符—有时被称为哨兵字符（sentinel character），将其作为停止标记。例如，在遇到#字符时停止读取输入。该程序计算读取的字符数，并回显这些字符，即在屏幕上显示读取的字符。按下键盘上的键不能自动将字符显示到屏幕上，程序必须通过回显输入字符来完成这项工作。通常，这种任务由操作系统处理。运行完毕后，该程序将报告处理的总字符数。

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;

int main() {
	char ch;
	int count = 0;
	cout << "Enter characters;enter # to quit:\n";
	cin >> ch;
	while (ch != '#') {
		cout << ch;
		++count;
		cin >> ch;
	}
	cout << endl << count << "characters read\n";
	return 0;
}

运行结果：

Enter characters;enter # to quit:
May your pain clean your eyes # this character
Mayyourpaincleanyoureyes
24characters read

--------------------------------
Process exited after 122.7 seconds with return value 0
请按任意键继续. . .

请仔细观察运行结果：

上面的做法合情合理。但为什么程序在输出时省略了空格呢？

原因出在cin。读取char值时，与读取其他基本类型一样，cin将忽略空格和换行符。因此输入中的空格没有被回显，也没有被包括在计数内。

更为复杂的是，发送给cin的输入被缓冲。这意味着只有在用户按下回车键后，他输入的内容才会被发送给程序。这就是在运行该程序时，可以在#后面输入字符的原因。按下回车键后，整个字符序列将被发送给程序，但程序在遇到#字符后将结束对输入的处理。

使用cin.get(char)进行补救

通常，逐个字符读取输入的程序应该需要检查每个字符，包括空格、制表符和换行符。

cin所属的istream类（在iostream中定义）中包含一个能够满足这种要求的成员函数。成员函数cin.get(ch)读取输入中的下一个字符（即使它是空格），并将其赋给变量ch。使用这个函数调用替换cin>>ch，可以修补这个漏洞。

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;

int main() {
	char ch;
	int count = 0;
	cout << "Enter characters;enter # to quit:\n";
	cin.get(ch);
	while (ch != '#') {
		cout << ch;
		++count;
		cin.get(ch);
	}
	cout << endl << count << "characters read\n";
	return 0;
}

运行结果：

Enter characters;enter # to quit:
May your pain clean your eyes # this character
May your pain clean your eyes
30characters read

--------------------------------
Process exited after 331.4 seconds with return value 0
请按任意键继续. . .

文件尾条件

使用诸如#等符号来表示输入结束很难令人满意，因为这样的符号可能就是合法输入的组成部分，其他符号（如@
和%）也如此。如果输入来自于文件，则可以使用一种功能更强大的技术—检测文件尾（EOF）。C++输入工具和操作系统协同工作，来检测文件尾并将这种信息告知程序。

乍一看，读取文件中的信息似乎同cin和键盘输入没什么关系，但其实存在两个相关的地方。首先，很多操作系统都支持重定向，允许用文件替换键盘输入。例如，假设在Windows中有一个名为gofish.exe的可执行程序和一个名为fishtale的文本文件，则可以在命令提示符模式下输入下面的命令：

gofish <fishtable

程序将从fishtale文件（而不是键盘）获取输入。< 符号是Unix和Windows命令提示符模式的重定向运算符。

其次，很多操作系统都允许通过键盘来模拟文件尾条件。在Unix中，可以在行首按下Ctrl+D来实现；在Windows命令提示符模式下，可以在任意位置按Ctrl+Z和Enter。

键盘输入的EOF概念实际上是命令行环境遗留下来的。然而，用于Mac的Symantec C++模拟了UNIX，将Ctrl+D视为仿真的EOF。Metrowerks Codewarrior能够在Macintosh和Windows环境下识别Ctrl+Z。用于PC的Microsoft Visual C++、Borland C++ 5.5和GNU C++ 都能够识别行首的Ctrl + Z，但用户必须随后按下回车键。总之很多PC编程环境都将Ctrl+Z视为模拟的EOF。

综上：如果编程环境能够检测EOF，可以在类似于程序清单5.17的程序中使用重定向的文件，也可以使用键盘输入，并在键盘输入中模拟EOF。这一点似乎很有用，因此我们来看看究竟如何做。

1. 检测到EOF后，cin将两位（eofbit和failbit）都设置为1。
2. 通过成员函数eof( )来查看eofbit是否被设置：
   • 如果检测到EOF，则cin.eof( )将返回bool值true，否则返回false。
   • 同样，如果eofbit或failbit被设置为1，则fail( )成员函数返回true，否则返回false。

什么是重定向？

修改标准输入和标准输出关联的工具。

• 输出到文件，而不是显示器
• 允许用文件替换键盘输入
• Windows允许通过键盘模拟文件尾：Ctrl+Z

注意，eof( )和fail( )方法报告最近读取的结果；也就是说，它们在事后报告，而不是预先报告。因此应将cin.eof( )或cin.fail( )测试放在读取后。下面的程序体现了这一点。它使用的是fail( )，而不是eof( )，因为前者可用于更多的实现中。

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;

int main() {
	char ch;
	int count = 0;
	cout << "Enter characters;enter # to quit:\n";
	cin.get(ch);
	while (cin.fail() == false) {
		cout << ch;
		++count;
		cin.get(ch);
	}
	cout << endl << count << "characters read\n";
	return 0;
}

运行结果如下：

Enter characters;enter # to quit:
May your pain clean your eyes.<ENTER>
May your pain clean your eyes.
tes<ENTER>
tes
^Z<ctrl+Z>
<ENTER>

35characters read

--------------------------------
Process exited after 21.74 seconds with return value 0
请按任意键继续. . .

通过使用重定向，可以用该程序来显示文本文件，并报告它包含的字符数。下面，我们在Windows系统运行该程序，并对一个四行的文件进行读取、回显和计算字数：

D:\Program Files (x86)\Dev-Cpp\code>test2.exe < stuff.txt
Enter characters;enter # to quit:
我是一个
txt文档。
我有
四行。
30characters read

结合输入

前面指出过，cin方法检测到EOF时，将设置cin对象中一个指示EOF条件的标记。设置这个标记后，cin将不读取输入，再次调用cin也不管用。对于文件输入，这是有道理的，因为程序不应读取超出文件尾的内容。然而，对于键盘输入，有可能使用模拟EOF来结束循环，但稍后要读取其他输入。cin.clear( )方法可能清除EOF标记，使输入继续进行。这将在第17章详细介绍。不过要记住的是，在有些系统中，按Ctrl+Z实际上将结束输入和输出，而cin.clear( )将无法恢复输入和输出。

如何精简程序

方法cin.get(char)的返回值是一个cin对象。然而，istream类提供了一个可以将istream对象（如cin）转换为bool值的函数；当cin出现在需要bool值的地方（如在while循环的测试条件中）时，该转换函数将被调用。另外，如果最后一次读取成功了，则转换得到的bool值为true；否则为false。

这意味着可以将上述while测试改写为这样：

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;

int main() {
	char ch;
	int count = 0;
	cout << "Enter characters;enter # to quit:\n";
	cin.get(ch);
	while (cin) {//注意到了吗？cin可以被转换成一个布尔值
		cout << ch;
		++count;
		cin.get(ch);
	}
	cout << endl << count << "characters read\n";
	return 0;
}

这比! cin.fail( )或!cin.eof( )更通用，因为它可以检测到其他失败原因，如磁盘故障。最后，由于cin.get(char)的返回值为cin，因此可以将循环精简成这种格式：

while (cin.get(ch)) {//注意到了吗？cin.get（）返回的就是一个cin对象
		cout << ch;
		++count;
	}

cin.put()

cin.put(ch);

最初，put( )成员只有一个原型—put(char)。可以传递一个int参数给它，该参数将被强制转换为char。C++标准还要求只有一个原型。然而，有些C++实现都提供了3个原型：put(char)、put(signed char)和put(unsigned char)。在这些实现中，给put( )传递一个int参数将导致错误消息，因为转换int的方式不止一种。使用显式强制类型转换的原型（如cin.put(char(ch))）可使用int参数。

cin.get( )将返回一个用符号常量EOF表示的特殊值。该常量是在头文件iostream中定义的。EOF值必须不同于任何有效的字符值，以便程序不会将EOF与常规字符混淆。通常，EOF被定义为值−1，因为没有ASCII码为−1的字符，但并不需要知道实际的值，而只需在程序中使用EOF即可。

可以使用int ch，并用cin.get( )代替cin.get(char)，用cout.put( )代替cout，用EOF测试代替cin.fail( )测试：

int ch;
ch = cin.get();
while(ch != EOF){
    cout.put(ch);
    ++count;
    ch = cin.get();
}

如果ch是一个字符，则循环将显示它。如果ch为EOF，则循环将结束。

需要知道的是，EOF不表示输入中的字符，而是指出没有字符。

除了当前所做的修改外，关于使用cin.get( )还有一个微妙而重要的问题。由于EOF表示的不是有效字符编码，因此可能不与char类型兼容。例如，在有些系统中，char类型是没有符号的，因此char变量不可能为EOF值（−1）。由于这种原因，如果使用cin.get( )（没有参数）并测试EOF，则必须将返回值赋给int变量，而不是char变量。另外，如果将ch的类型声明为int，而不是char，则必须在显示ch时将其强制转换为char类型。

那么如何针对以上问题修改代码呢？

int ch;
int count = 0；
while((ch = cin.get()) != EOF){
    cout.put(char(ch));
    ++count;
}

分析一下循环条件：

while((ch = cin.get()) != EOF)

子表达式ch=cin.get( )两端的括号导致程序首先计算该表达式。为此，程序必须首先调用cin.get( )函数，然后将该函数的返回值赋给ch。由于赋值语句的值为左操作数的值，因此整个子表达式变为ch的值。如果这个值是EOF，则循环将结束，否则继续。该测试条件中所有的括号都是必不可少的。如果省略其中的一些括号：

while（ch = cin.get() != EOF)

由于!=运算符的优先级高于=，因此程序将首先对cin.get( )的返回值和EOF进行比较。比较的结果为false或true，而这些bool值将被转换为0或1，并直接赋给ch。

另一方面，使用cin.get(ch)（有一个参数）进行输入时，将不会导致任何类型方面的问题。前面讲过cin.get(char)函数在到达EOF时，不会将一个特殊值赋给ch。事实上，在这种情况下，它不会将任何值赋给ch。ch不会被用来存储非char值。

cin.get（ch)与cin.get()的差异：

属性	cin.get(ch)	cin = cin.get()
传递输入字符的方式	赋给参数ch	将函数返回值赋给ch
用于字符输入时函数的返回值	istream对象（执行bool转换后为true）	int类型的字符编码
到达EOF时函数的返回值	istream对象（执行bool转换后为false）	EOF

那么应使用cin.get( )还是cin.get(char)呢？使用字符参数的版本更符合对象方式，因为其返回值是istream对象。这意味着可以将它们拼接起来。例如，下面的代码将输入中的下一个字符读入到ch1中，并将接下来的一个字符读入到ch2中：

cin.get(ch1).get(ch2);

这是可行的，因为函数调用cin.get(ch1)返回一个cin对象，然后便可以通过该对象调用get(ch2)。