C++标准输入输出、文件操作、字符数组与动态内存管理

### C++ 标准输入输出、文件操作、字符数组与动态内存管理 #### 1. 标准输入输出与文件操作 在 C++ 编程中，标准输入输出（I/O）是基础操作，同时文件操作也十分重要。下面为你详细介绍相关内容。 ##### 1.1 文件字符大写转换 可以编写程序将文件中的字符转换为大写形式。示例代码如下： ```cpp //Program to produce an ALL CAPS version of a file // -- from _C++ for Lazy Programmers_ #include <iostream> #include <cctype> //for toupper using namespace std; int main () { while (cin) //for each char in file { char ch = cin.get(); //read in char ch = toupper (ch); //capitalize if (cin) cout << ch; //cin still OK? Then print } return 0; } ``` 此程序会逐个读取文件中的字符，将其转换为大写后输出。 ##### 1.2 计算文件中数字的平均值 计算文件中数字平均值时，可能会遇到一些问题。以下是有问题的代码： ```cpp double total = 0.0; //initialize total and howMany int howMany = 0; while (cin) //while there are numbers in file { int num; cin >> num; //read one in total += num; //keep running total ++howMany; } ``` 若输入文件内容为： ``` 1 2 ``` 得到的平均值可能会是 1.6667，这显然是错误的。问题在于程序在文件末尾判断不准确，可能会重复读取最后一个数字。正确的做法是每次读取后检查输入是否有效： ```cpp int num; cin >> num; //read one in if (cin) //still no problems with cin, right? { total += num; //keep running total ++howMany; } ``` ##### 1.3 标准 I/O 练习 下面是一些使用标准 I/O 的练习： 1. 读取一系列数字并以逆序输出。可声明一个足够大的数组（如大小为 100）来存储这些数字。 2. 统计文件中的字符数量。 3. 统计文件中除空白和标点符号之外的字符数量。 ##### 1.4 使用文件名进行文件操作 每次都使用重定向操作符（>）来指定输入输出文件比较麻烦。可以通过以下步骤使用命名文件： 1. 包含 `<fstream>` 头文件，该文件包含所需的定义。 2. 声明输入文件变量，如 `ifstream inFile;`；若为输出文件，则使用 `ofstream`。 3. 打开文件，如 `inFile.open ("level1.txt");`，此操作将文件与文件名关联，并确保文件存在。 4. 验证文件是否成功打开。对于输入文件，可能的错误是文件不存在或不在预期的文件夹中；对于输出文件，可能存在磁盘问题或文件为只读。验证方法如下： ```cpp if (! inFile) // handle error ``` 5. 将 `cin` 替换为 `inFile`，若为输出文件，则将 `cout` 替换为 `outFile`。 6. 完成操作后，关闭文件：`inFile.close ();`。 以下是一个使用命名文件的示例代码： ```cpp //A (partial) game with killer robots // meant to demonstrate use of file I/O //This loads 3 points and prints a report // -- from _C++ for Lazy Programmers_ #include <iostream> #include <fstream> //1. include <fstream> using namespace std; struct Point2D { int x_=0, y_=0; }; int main () { //an array of robot positions enum { MAX_ROBOTS = 3 }; Point2D robots[MAX_ROBOTS]; //2. Declare file variables. //3. Open the files. //Here's two ways to do both; either's fine ifstream inFile; inFile.open("level1.txt"); ofstream outFile ("saveGame1.txt"); //4. Verify the files opened without error if (!inFile) { cout << "Can't open level1.txt!\n"; return 1; // 1 is a conventional return value for error } if (! outFile) { cout << "Can't create file saveGame1.txt!"; return 1; } //5. Change cin to inFile, cout to outFile int whichRobot = 0; //while there's input and array's not full... while (inFile && whichRobot < MAX_ROBOTS) { int x, y; inFile >> x >> y; //read in an x, y pair if (inFile) //if we got valid input (not at eof) { //store what we read robots[whichRobot] = {x, y}; ++whichRobot; //and remember there's 1 more robot } } for (int i = 0; i < MAX_ROBOTS; ++i) outFile << robots[i].x_ << ' ' << robots[i].y_ << endl; //6. When done, close the files inFile.close(); outFile.close(); //can still use cout for other things cout << "Just saved saveGame1.txt.\n"; return 0; } ``` 这个程序从 `level1.txt` 文件中读取机器人的位置信息，并将其保存到 `saveGame1.txt` 文件中。 ##### 1.5 文件操作练习 以下是一些文件操作的练习： 1. 编写程序判断两个文件是否相同。 2. 编写并测试从 `Point2D` 文件中读取数据和向文件中写入数据的函数。 3. 掷 2 个骰