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C++入门解惑——浅析cout

2016/08/19 13:52 [db:作者] 返回上一页

#include

usingnamespacestd;

intmain()

{

cout<<"Hello,World!"<

return0;

}

由于以前学过C,所以这段代码的其它部分在我看来都还算“正常”,然而cout却很独特:既不是函数,似乎也不是C++特别规定出来的像if,for一类有特殊语法的“语句”。由于只是初步介绍,所以那本书只是简单的说cout是C++中的“标准输入输出流”对象……这于我而言实在是一个很深奥的术语。这还没完,之后又遇见了cin……因为不知底细,从此使用它们的时候都诚惶诚恐,几欲逃回C时代那简明的printf(),毕竟好歹我可以说:我在调用的是一个函数。那有着一长串<<、>>的玩意,究竟算怎么回事呢?我一直想把它们当作关键字,可偏偏不是,而且居然是用C++语言“做”出来的,呵!但printf()用多了就开始有人好心地批判我的程序“C语言痕迹过重”……

后来随着学习的深入,总算大概明白了cout/cin/cerr/...的鬼把戏:那些东东不过是变着法儿“哄人”,其实说到底还是函数调用,不过这函数有些特殊,用的是运算符重载,确切地说(以下还是以cout为例)是重载了“<<”运算符。我们现在就让它现出函数的本来面目,请看HelloWorld!的等效版本:

#include

usingnamespacestd;

intmain()

{

cout.operator<<("Hello,World!");

cout.operator<<(endl);

return0;

}

编译运行,结果与经典版无二。上面程序应该更容易理解了:cout是一个iostream类的对象,它有一个成员运算符函数operator<<,每次调用的时候就会向输出设备(一般就是屏幕啦)输出东东。嗯,这里有一个问题:为什么函数operator<<能够接受不同类型的数据,如整型、浮点型、字符串甚至指针,等等呢?

我想你现在已经猜到了,没错,就是用运算符重载。运算符函数与一般函数基本无异,可以任意重载。标准库的设计者们早已经为我们定制了iostream::operator<<对于各种C++基本数据类型的重载版本,这才使得我们这些初学者们一上来就享受到cout<<"Hello,World!"<

cout.operator<<("Hello,World!").operator<<(endl);

才算“强等效”。究竟可不可以这样写?向编译器确认一下……OK,NoProblem!

嗯,我们已经基本上看出了cout的实质,现在不妨动动手,自己来实现一个cout的简化版(Lite),为了区分,我们把我们设计的cout对象命名的myout,myout对象所属的类为MyOutstream。我们要做的就是为MyOutstream类重载一系列不同类型的operator<<运算符函数,简单起见,这里我们仅实现了对整型(int)与字符串型(char*)的重载。为了表示与iostream断绝关系,我们不再用头文件iostream,而使用古老的stdio中的printf函数进行输出,程序很简单,包括完整的main函数,均列如下:

#include//在C和一些古老的C++中是stdio.h,新标准为了使标准库

//的头文件与用户头文件区别开,均推荐使用不用扩展名

//的版本,对于原有C库,不用扩展名时头文件名前面要加c

classMyOutstream

{

public:

constMyOutstream&operator<<(intvalue)const;//对整型变量的重载

constMyOutstream&operator<<(char*str)const;//对字符串型的重载

};

constMyOutstream&MyOutstream::operator<<(intvalue)const

{

printf("%d",value);

return*this;//注意这个返回……

}

constMyOutstream&MyOutstream::operator<<(char*str)const

{

printf("%s",str);

return*this;//同样,这里也留意一下……

}

MyOutstreammyout;//随时随地为我们服务的全局对象myout

intmain()

{

inta=2003;

char*myStr="Hello,World!";

myout<return0;

}

我们已经的myout已经初具形态,可以为我们工作了。程序中的注释指出两处要我们特别注意的:即是operator<<函数执行完毕之后,总是返回一个它本身的引用,输出已经完成,为何还要多此一举?

还记得那个有点奇异的cout.operator<<("Hello,World!").operator<<(endl)么?它能实现意味着我们可以连着书写

cout<<"Hello,World!"<

而不是

cout<<"Hello,World!";

cout<

为何它可以这样连起来写?我们分析一下:按执行顺序,系统首先调用cout.operator<<("Hello,World!"),然后呢?然后cout.operator<<会返回它本身,就是说在函数的最后一行会出现类似于return*this这样的语句,因此cout.operator<<("Hello,World!")的调用结果就返回了cout,接着它后面又紧跟着.operator<<(endl),这相当于cout.operator<<(endl)——于是又会进行下一个输出,如果往下还有很多<<算符,调用就会一直进行……哇噢,是不是很聪明?现在你明白我们的MyOutstream::operator<<最后一行的奥妙了吧!

再注意一下main函数中最激动人心的那一行:

myout<我们知道,最后出现的" "可以实现一个换行,不过我们在用C++时教程中总是有意无意地让我们使用endl,两者看上去似乎一样——究竟其中有什么玄妙?查书,书上说endl是一个操纵符(manipulator),它不但实现了换行操作,而且还对输出缓冲区进行刷新。什么意思呢?原来在执行输出操作之后,数据并非立刻传到输出设备,而是先进入一个缓冲区,当适宜的时机(如设备空闲)后再由缓冲区传入,也可以通过操纵符flush进行强制刷新:

cout<<"Hello,World!"<<"Flushthescreennow!!!"<

这样当程序执行到operator<<(flash)之前,有可能前面的字符串数据还在缓冲区中而不是显示在屏幕上,但执行operator<<(flash)之后,程序会强制把缓冲区的数据全部搬运到输出设备并将其清空。而操纵符endl相当于<<" "<

不过可能在屏幕上显示是手动刷新与否区别看来都不大。但对于文件等输出对象就不大一样了:过于频繁的刷新意味着老是写盘,会影响速度。因此通常是写入一定的字节数后再刷新,如何操作?靠的就是这些操纵符。

好了,说了这么多,C++的iostream家族与C的print/scanf家庭相比究竟有何优势?首先是类型处理更安全、智能,想想printf中对付int、float等的"%d"、"%f"等说明符真是多余且麻烦,万一用错了搞不好还会死掉;其次是扩展性更强:我要是新定义一个复数类Complex,printf对其是无能为力,最多只能分别输出实、虚部,而iostream使用的<<、>>操作符都是可重载的,你只要重载相关的运算符就可以了;而且流风格的写法也比较自然简洁,不是么?

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文章来源:http://www.bozhiyue.com/yuyan/2016/0819/405225.html
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