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C++ 处理输入输出错误

时间:2021-04-12 23:07:38

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C++ 处理输入输出错误

处理输入输出时,我们必须预计到其中可能发生的错误并给出相应的处理措施。

当我们输入时,可能会由于人的失误(错误理解了指令、打字错误等)、文件格式不符、错误估计了情况等原因造成读取失败。当我们输出时,如果输出设备不可用、队列满或者发生了故障等,都会导致写入失败。

发生输入输出错误的可能情况是无限的!但 C++ 将所有可能的情况归结为四类,称为流状态(stream state)。每种流状态都用一个 iostate 类型的标志位来表示。

流状态对应的标志位

ios_base 类定义了以上四个标志位以及 iostate 类型,但是 ios 类又派生自 ios_base 类,所以可以使用 ios::failbit 代替 ios_base::failbit 以节省输入。

一旦流发生错误,对应的标志位就会被设置,我们可以通过下表列出的函数检测流状态。

C++流状态检测函数及其说明

fail() 和 bad() 之间的区别并未被准确定义。

但是,基本的思想很简单:

如果输入操作遇到一个简单的格式错误,则使流进入 fail() 状态,也就是假定我们(输入操作的用户)可以从错误中恢复。如果错误真的非常严重,例如发生了磁盘故障,输入操作会使得流进入 bad() 状态。也就是假定面对这种情况你所能做的很有限,只能退出输入。

以上观点导致如下逻辑:

int i = 0;cin >> i;if(!cin){//只有输入操作失败,才会跳转到这里if(cin.bad()){//流发生严重故障,只能退出函数error("cin is bad!"); //error是自定义函数,它抛出异常,并给出提示信息}if(cin.eof()){//检测是否读取结束//TODO:}if(cin.fail()){//流遇到了一些意外情况cin.clear(); //清除/恢复流状态//TODO:}}

!cin 可以理解为“cin 不成功”或者“cin 发生了某些错误”或者“ cin 的状态不是 good()”, 这与“操作成功”正好相反。

我们在处理 fail() 时所使用的 cin.clear()。当流发生错误时,我们可以进行错误恢复。为了恢复错误,我们显式地将流从 fail() 状态转移到其他状态,从而可以继续从中读取字符。clear() 就起到这样的作用——执行 cin.clear() 后,cin 的状态就变为 good()。

假定我们要读取一个整数序列并存入 vector 中,字符*或“文件尾”表示序列结束。Windows 平台按下 Ctrl+Z 组合键,再按下回车键表示到达文件末尾;类Unix系统按下 Ctrl+D 组合键表示到达文件末尾。

上述功能可通过如下函数来实现:

//从 ist 中读入整数到 v 中,直到遇到 eof() 或终结符void fill_vector(istream& ist, vector<int>& v, char terminator){for( int i; ist>>i; ) v.push_back(i);//正常情况if(ist.eof()) return; //发现到了文件尾,正确,返回//发生严重错误,只能退出函数if (ist.bad()){error("cin is bad!"); //error是自定义函数,它抛出异常,并给出提示信息}//发生意外情况if (ist.fail()) {//最好清除混乱,然后汇报问题ist.clear(); //清除流状态//检测下一个字符是否是终结符char c;ist>>c; //读入一个符号,希望是终结符if(c != terminator) {// 非终结符ist.unget(); //放回该符号ist.clear(ios_base::failbit); //将流状态设置为 fail()}}}

如果发生了 fail(),我们尝试检测下一个字符是否是结束符:如果是,那么就完整得读取了数据,使用 clear() 恢复状态就可以;如果不是,我们就没有办法处理了,所以将状态重新设置为 fail(),以期望 fill_vector() 的调用者(上层函数)有能力处理。

我们通过调用 ist.clear(ios_base::failbit) 来将流状态设置为 fail()。

可以用 unget() 将字符放回 ist,以便 fill_vector() 的调用者可能使用该字符。

如果 fill_vector() 的调用者想知道是什么原因终止了输入,那么可以检测流是处于 fail() 还是 eof() 状态。当然也可以捕获 error() 抛出的 runtime_error 异常,但当 istream 处于 bad() 状态时,继续获取数据是不可能的。

简单起见,可以让 istream 帮我们抛出这个异常。

//当 ist 出现问题时拋出异常ist.exceptions(ist.exceptions() | ios_base:: badbit);

当语句执行时,如果 ist 处于 bad() 状态,它会抛出一个标准库异常 ios_base::failure。在一个程序中,我们只需要调用 exceptions() 一次。这允许我们简化关联于 ist 的所有输入过程,同时忽略对 bad() 的处理:

//从ist中读入整数到v中,直到遇到eof()或终结符void fill_vector(istream& ist, vector<int>& v, char terminator){ist.exceptions(ist.exceptions() | ios_base:: badbit);for (int i; ist>>i; ) v.push_back(i);if (ist.eof()) return; //发现到了文件尾//不是good(),不是bad(),不是eof(),ist的状态一定是fail()ist.clear(); //清除流状态char c;ist>>c; //读入一个符号,希望是终结符if (c != terminator) {//不是终结符号,一定是失败了ist.unget(); //也许程序调用者可以使用这个符号ist.clear(ios_base::failbit); //将流状态设置为 fail()}}

这里使用了 ios_base,它是 iostream 的一部分,包含了对常量如 badbit 的定义、异常如 failure 的定义,以及其他一些有用的定义。可以通过::操作符来使用它们,例如 ios_ base::badbit。

与 istream—样,ostream 也有四个状态:good()、fail()、eof() 和 bad()。

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