В каком файле заголовков определен объект cout

Обновлено: 04.07.2024

Каждая написанная вами на C++ программа включала заголовочный файл iostream.h. Этот файл содержит определения, позволяющие вашим программам использовать cout для выполнения вывода и cin для выполнения ввода. Более точно, этот файл определяет классы istream и ostream (входной поток и выходной поток), a cin и соut являются переменными (объектами) этих классов. Выберите время, чтобы напечатать файл iostream.h. Он находится в подкаталоге INCLUDE. Определения в этом файле достаточно сложны. Однако если вы пройдете по файлу медленно, то обнаружите, что большинство определений являются просто определениями классов и констант. Внутри файла вы найдете объявления переменных cin и cout.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ cout

Как вы уже знаете, cout представляет собой класс, который содержит несколько разных методов. Следующие программы иллюстрируют использование некоторых методов, которые ваши программы могут применять для форматирования вывода. Из урока 3 вы узнали, что манипулятор setw позволяет вашим программам указать минимальное количество символов, которое может занять следующее выходное значение:

Подобным образом метод cout.width позволяет вам указать минимальное количество символов, которое будет использовать сои/для вывода следующего значения. Следующая программа COUTWIDT.CPP использует функцию cout.width для выполнения работы, аналогичной той, которую выполняет setw, что и показано ниже:

Если вы откомпилируете и запустите вашу программу, на экране дисплея появится следующий вывод:

С:> COUTWIDT <ENTER>

Мое любимое число1001

Мое любимое число 1001

Мое любимое число 1001

Мое любимое число 1001

Подобно манипулятору setw, ширина, выбираемая с помощью функции cout.width, действует только для следующего выходного значения.

Использование символа-заполнителя

Если вы используете манипулятор setw или функцию cout.width для управления шириной вывода, cout будет помещать пробелы до (или после для выровненных влево) значений, как это и требуется. В зависимости от назначения вашей программы вы, возможно, захотите использовать символ, отличный от пробела. Предположим, например, что ваша программа создает такую таблицу:

Таблица информации
Профиль компании. 10
Доходы и убытки компании. 11
Члены правления компании. 13

В данном случае вывод предваряет номера страниц точками. Функция cout.fill позволяет вам указать символ, который cout будет использовать для заполнения пустого пространства. Следующая программа COUTFILL.CPP создает таблицу, подобную приведенной выше:

Если вы однажды выбрали символ-заполнитель с помощью cout.fill, он будет оставаться действительным, пока вы не измените его повторным вызовом cout.fill.

Управление цифрами значений с плавающей точкой

Если вы используете cout для вывода значения с плавающей точкой, то обычно не можете сделать каких-либо предположений о том, сколько цифр будет выводить cout no умолчанию. Однако, используя манипулятор setprecision, вы можете указать количество требуемых цифр- Следующая программа SETPREC.CPP использует манипулятор setprecision для управления количеством цифр, которые появятся справа от десятичной точки:

Когда вы откомпилируете и запустите эту программу, на экране дисплея появится следующий вывод:

Если вы используете манипулятор setprecision для изменения точности, ваша установка действует до тех пор, пока программа повторно не использует setprecision.

ВЫВОД И ВВОД ОДНОГО СИМВОЛА ЗА ОДИН РАЗ

Библиотека этапа выполнения предоставляет функцию с именем toupper, которая возвращает заглавный эквивалент строчной буквы. Следующая программа COUTUPPR.CPP использует функцию toupper для преобразования символа в верхний регистр, а затем выводит эту букву с помощью cout.put.

Если вы откомпилируете и запустите эту программу, на экране дисплея появится следующий вывод*:

С:> COUTUPPR <ENTER>

C++ LANGUAGE

Результирующая строка: C++ language

* К сожалению, функция toupper применима только к английским буквам. Прим. перев.

ЧТЕНИЕ ВВОДА С КЛАВИАТУРЫ ПО ОДНОМУ СИМВОЛУ ЗА РАЗ

Точно так же, как cout предоставляет функцию cout.put для вывода символа, cin предоставляет функцию cin.get, которая позволяет вам читать один символ данных. Чтобы воспользоваться функцией cin.get, вы просто присваиваете переменной возвращаемый этой функцией символ, как показано ниже:

ЧТЕНИЕ С КЛАВИАТУРЫ ЦЕЛОЙ СТРОКИ

Как вы уже знаете, при использовании cin для выполнения ввода с клавиатуры, cin использует пустые символы, такие как пробел, табуляция или возврат каретки, для определения, где заканчивается одно значение и начинается другое. Во многих случаях вы захотите, чтобы ваши программы считывали целую строку данных в символьную строку. Для этого программы могут использовать функцию cin.getline. Для использования cin.getline вам необходимо указать символьную строку, в которую будут помещаться символы, а также размер строки, как показано ниже:

Когда cin.get читает символы с клавиатуры, она не будет читать символов больше, чем может вместить строка. Удобным способом определить размер массива является использование оператора C++ sizeof, как показано ниже:

Если позже вы измените размер массива, то вам не нужно будет искать и изменять каждый оператор с cin.get, встречающийся в вашей программе. Вместо этого оператор sizeof " будет использовать корректный размер массива. Следующая программа GETLINE.CPP использует функцию cin.getline для чтения с клавиатуры строки текста:

Когда вы читаете символы с клавиатуры, то, возможно, вам понадобится читать символы вплоть до и включая определенный символ. Когда такой символ будет прочитан, возможно, вы захотите завершить операцию ввода. Для выполнения подобной операции ваша программа может передать искомый символ в cin.getline. Например, следующий вызов заставляет функцию cin.getline читать строку текста, пока не встретится возврат каретки, или пока не будут прочитаны 64 символа, или пока не встретится буква Я:

Следующая программа UNTIL_Z.CPP использует cin.getline для чтения строки текста или символов вплоть до появления буквы Я (включая и эту букву):

Откомпилируйте и запустите эту программу. Экспериментируйте с различными строками текста. Некоторые из них начинайте с буквы Я, некоторые заканчивайте буквой Я, а некоторые пусть вообще не содержат букву Я.

ЧТО ВАМ НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ

Каждая созданная вами на C++ программа будет, вероятно, использовать cin или cout для выполнения операций ввода и вывода. Этот урок посвящен некоторым манипуляторам В/В и функциям, которые вы можете использовать с потоками cin и cout. По мере усложнения ваших программ они часто будут сохранять информацию в файлах. Из урока 34 вы узнаете, как в C++ выполнять операции файлового ввода и вывода. Прежде чем приступить к изучению урока 34, убедитесь, что вы освоили следующие основные концепции:

По мере увеличения размера программ весь код уже не помещается в нескольких файлах, записывать каждый раз предварительные объявления для функций, которые мы хотим использовать, но которые находятся в других файлах, становится всё утомительнее и утомительнее. Хорошо было бы, если бы все предварительные объявления находились в одном месте, не так ли?

Заголовочные файлы из Стандартной библиотеки C++

Рассмотрим следующую программу:

Результат выполнения программы:

Как правило, в заголовочных файлах записываются только объявления, без определений. Следовательно, если cout только объявлен в заголовочном файле iostream, то где же он определяется? Ответ: в Стандартной библиотеке С++, которая автоматически подключается к вашему проекту на этапе линкинга.

Пишем свои собственные заголовочные файлы

Теперь давайте вернемся к примеру, который мы обсуждали на предыдущем уроке. У нас было два файла: add.cpp и main.cpp.

int add ( int x , int y ) ; // предварительное объявление с использованием прототипа функции std :: cout << "The sum of 3 and 4 is " << add ( 3 , 4 ) << std :: endl ;

Примечание: Если вы создаете все файлы заново, то не забудьте добавить add.cpp в свой проект, чтобы он был подключен к компиляции.

И здесь нам на помощь приходят заголовочные файлы. Достаточно просто написать один заголовочный файл и его можно будет повторно использовать в любом количестве программ. Также и вносить изменения в такой код (например, добавление еще одного параметра) гораздо легче, нежели чем шерстить по всем файлам в поисках используемых функций.

Написать свой собственный заголовочный файл не так уж и сложно. Заголовочные файлы состоят из двух частей:

Директивы препроцессора — в частности, header guards, которые предотвращают вызов заголовочного файла больше одного раза из одного и того же файла (об этом детально на следующем уроке).

Содержимое заголовочного файла — набор объявлений.

Все ваши заголовочные файлы (которые вы написали самостоятельно) должны иметь расширение .h .

// Начнем с директив препроцессора. ADD_H – это произвольное уникальное имя (обычно используется имя заголовочного файла) int add ( int x , int y ) ; // прототип функции add() (не забывайте точку с запятой в конце!)

Чтобы использовать этот файл в main.cpp, вам сначала нужно будет подключить его к проекту.

main.cpp, в котором мы подключаем add.h:

std :: cout << "The sum of 3 and 4 is " << add ( 3 , 4 ) << std :: endl ;

add.cpp остается без изменений:

Если вы получили ошибку от линкера, что функция аdd() не определена, то убедитесь, что вы корректно подключили add.cpp к вашему проекту (и к компиляции тоже)!

Стоит отметить, что одни заголовочные файлы могут подключать другие заголовочные файлы. Тем не менее, так делать не рекомендуется.

Почему iostream пишется без окончания .h?

Когда C++ только создавался, все файлы библиотеки Runtime имели окончание .h. Оригинальные версии cout и cin объявлены в iostream.h. При стандартизации языка С++ комитетом ANSI, решили перенести все функции из библиотеки Runtime в пространствo имен std, чтобы предотвратить возможность возникновения конфликтов имен с пользовательскими идентификаторами (что, между прочим, является хорошей идеей). Тем не менее, возникла проблема: если все функции переместить в пространство имен std, то старые программы переставали работать!

Когда вы подключаете заголовочный файл из Стандартной библиотеки C++, убедитесь, что вы используете версию без .h (если она существует). В противном случае, вы будете использовать устаревшую версию заголовочного файла, который уже больше не поддерживается.

Кроме того, многие библиотеки, унаследованные от языка Cи, которые до сих пор используются в C++, также были продублированы с добавлением префикса c (например, stdlib.h стал cstdlib). Функционал этих библиотек также перенесли в пространство имен std, чтобы избежать возможность возникновения конфликтов имен с пользовательскими идентификаторами.

Можно ли записывать определения в заголовочных файлах?

Язык C++ не будет жаловаться, если вы это сделаете, но так делать не принято.

Иногда делаются исключения для простых функций, которые вряд ли изменятся (например, где определение состоит всего лишь из одной строки).

Советы

Вот несколько советов по написанию собственных заголовочных файлов:

Всегда используйте директивы препроцессора.

Не определяйте переменные в заголовочных файлах, если это не константы. Заголовочные файлы следует использовать только для объявлений.

По мере того, как программы становятся больше (и используют больше файлов), становится всё более утомительным давать предварительные объявления каждой функции, которую вы хотите использовать, и которая определена в другом файле. Было бы неплохо, если бы вы могли поместить все свои предварительные объявления в одно место, а затем импортировать их, когда они вам понадобятся?

Исходные файлы кода C++ (с расширением .cpp ) – это не единственные файлы, которые обычно встречаются в программах на C++. Другой тип файлов – это заголовочный файл (иногда просто заголовок). Заголовочные файлы обычно имеют расширение .h , но иногда вы можете встретить их с расширением .hpp или вообще без расширения. Основная цель заголовочного файла – распространять объявления в исходные файлы кода.

Ключевой момент

Заголовочные файлы позволяют нам размещать объявления в одном месте, а затем импортировать их туда, где они нам нужны. Это может сэкономить много времени при наборе текста в проектах из нескольких файлов.

Использование заголовочных файлов стандартной библиотеки

Рассмотрим следующую программу:

Эта программа печатает « Hello, world! » в консоль с помощью std::cout . Однако эта программа никогда не предоставляла определение или объявление для std::cout , поэтому как компилятор узнает, что такое std::cout ?

Ключевой момент

Когда дело доходит до функций и переменных, стоит помнить, что заголовочные файлы обычно содержат только объявления функций и переменных, а не их определения (в противном случае может произойти нарушение правила одного определения). std::cout объявлен в заголовке iostream, но определен как часть стандартной библиотеки C++, которая автоматически подключается к вашей программе на этапе линкера.

Рисунок 1 – Диаграмма процесса сборки

Лучшая практика

Заголовочные файлы обычно не должны содержать определений функций и переменных, чтобы не нарушать правило одного определения. Исключение сделано для символьных констант (которые мы рассмотрим в уроке «4.14 – const, constexpr и символьные константы»).

Написание собственных заголовочных файлов

А теперь вернемся к примеру, который мы обсуждали в предыдущем уроке. Когда мы закончили, у нас было два файла, add.cpp и main.cpp , которые выглядели так:

(Если вы воссоздаете этот пример с нуля, не забудьте добавить add.cpp в свой проект, чтобы он компилировался).

В этом примере мы использовали предварительное объявление, чтобы при компиляции main.cpp компилятор знал, что такое идентификатор add . Как упоминалось ранее, добавление предварительных объявлений для каждой функции, которую вы хотите использовать, и которая находится в другом файле, вручную может быстро стать утомительным.

Давайте напишем заголовочный файл, чтобы избавиться от этого бремени. Написать заголовочный файл на удивление легко, поскольку файлы заголовков состоят только из двух частей:

защита заголовка, о которой мы поговорим более подробно в следующем уроке («2.11 – Защита заголовков»);
фактическое содержимое файла заголовка, которое должно быть предварительными объявлениями для всех идентификаторов, которые мы хотим, чтобы другие файлы могли видеть.

Добавление заголовочного файла в проект работает аналогично добавлению исходного файла (рассматривается в уроке «2.7 – Программы с несколькими файлами исходного кода»). Если вы используете IDE, выполните такие же действия и при появлении запроса выберите Файл заголовка (или C/C++ header) вместо Файла С++ (или C/C++ source). Если вы используете командную строку, просто создайте новый файл в своем любимом редакторе.

Лучшая практика

При именовании файлов заголовков используйте расширение .h .

Заголовочные файлы часто идут в паре с файлами исходного кода, при этом заголовочный файл предоставляет предварительные объявления для соответствующего исходного файла. Поскольку наш заголовочный файл будет содержать предварительное объявление для функций, определенных в add.cpp , мы назовем наш новый заголовочный файл add.h .

Лучшая практика

Если заголовочный файл идет в паре с файлом исходного кода (например, add.h с add.cpp ), они оба должны иметь одинаковое базовое имя ( add ).

Вот наш завершенный заголовочный файл:

Следовательно, наша программа будет правильно компилироваться и компоноваться.

Рисунок 2 – Диаграмма процесса сборки

Включение заголовочного файла в соответствующий исходный файл

Позже вы увидите, что большинство исходных файлов включают свой соответствующий заголовочный файл, даже если он им не нужен. Зачем?

Включение заголовочного файла в исходный файл увеличивает прямую совместимость. Очень вероятно, что в будущем вы добавите больше функций или измените существующие таким образом, что им нужно будет знать о существовании друг друга.

Когда мы углубимся в изучение стандартной библиотеки, вы будете включать множество заголовочных файлов библиотек. Если вам потребовалось включение в заголовочном файле, оно, вероятно, понадобилось вам для объявления функции. Это означает, что вам также потребуется такое же включение в исходный файл. Это приведет к тому, что в исходном файле у вас будет копия включений заголовочного файла. Включив заголовочный файл в исходный файл, исходный файл получит доступ ко всему, к чему имел доступ заголовочный файл.

При разработке библиотеки включение заголовочного файла в исходный файл может даже помочь в раннем обнаружении ошибок.

Лучшая практика

При написании исходного файла включите в него соответствующий заголовочный файл (если он существует), даже если он вам пока не нужен.

Поиск и устранение проблем

Если вы получаете ошибку компилятора, указывающую, что add.h не найден, убедитесь, что файл действительно называется add.h . В зависимости от того, как вы его создали и назвали, возможно, файл может иметь имя вроде add (без расширения), add.h.txt или add.hpp . Также убедитесь, что он находится в том же каталоге, что и остальные исходные файлы.

Угловые скобки и двойные кавычки

Вам, наверное, интересно, почему мы используем угловые скобки для iostream и двойные кавычки для add.h . Возможно, что заголовочные файлы с таким же именем могут существовать в нескольких каталогах. Использование угловых скобок и двойных кавычек помогает компилятору понять, где ему следует искать заголовочные файлы.

Когда мы используем угловые скобки, мы сообщаем препроцессору, что это заголовочный файл, который мы не писали сами. Компилятор будет искать заголовок только в каталогах, указанных в каталогах включаемых файлов (include directories). Каталоги включаемых файлов настраиваются как часть вашего проекта / настроек IDE / настроек компилятора и обычно по умолчанию используются для каталогов, содержащих заголовочные файлы, которые поставляются с вашим компилятором и/или ОС. Компилятор не будет искать заголовочный файл в каталоге исходного кода вашего проекта.

Когда мы используем двойные кавычки, мы сообщаем препроцессору, что это заголовочный файл, который написали мы. Компилятор сначала будет искать этот заголовочный файл в текущем каталоге. Если он не сможет найти там подходящий заголовочный файл, он будет искать его в каталогах включаемых файлов.

Правило

Используйте двойные кавычки, чтобы включать заголовочные файлы, которые написали вы или которые, как ожидается, будут найдены в текущем каталоге. Угловые скобки используйте, чтобы включать заголовочные файлы, которые поставляются с вашим компилятором, ОС или сторонними библиотеками, которые вы установили в другом месте своей системы.

Почему у iostream нет расширения .h ?

Другой часто задаваемый вопрос: «Почему iostream (или любой другой заголовочный файл стандартной библиотеки) не имеет расширения .h ?». Ответ заключается в том, что iostream.h – это другой заголовочный файл, отличающийся от iostream ! Для объяснения требуется небольшой урок истории.

Когда C++ был только создан, все файлы в стандартной библиотеке оканчивались расширением .h . Жизнь была последовательной, и это было хорошо. Исходные версии cout и cin были объявлены в iostream.h . Когда комитет ANSI стандартизировал язык, они решили переместить все функции стандартной библиотеки в пространство имен std , чтобы избежать конфликтов имен с пользовательскими идентификаторами. Однако это представляло проблему: если бы они переместили всю функциональность в пространство имен std , ни одна из старых программ (включая iostream.h ) больше не работала бы!

Кроме того, многие библиотеки, унаследованные от C, которые всё еще используются в C++, получили префикс c (например, stdlib.h стал cstdlib ). Функциональные возможности этих библиотек также были перенесены в пространство имен std , чтобы избежать конфликтов имен.

Лучшая практика

При включении заголовочного файла из стандартной библиотеки используйте версию без расширения (без .h ), если она существует. Пользовательские заголовочные файлы по-прежнему должны использовать расширение .h .

Включение заголовочных файлов из других каталогов

Другой распространенный вопрос связан с тем, как включать заголовочные файлы из других каталогов.

Хотя это будет компилироваться (при условии, что файлы существуют в этих относительных каталогах), обратная сторона этого подхода состоит в том, что он требует от вас отражения структуры каталогов в вашем коде. Если вы когда-нибудь обновите структуру каталогов, ваш код больше не будет работать.

Лучший способ – сообщить вашему компилятору или IDE, что у вас есть куча заголовочных файлов в каком-то другом месте, чтобы он смотрел туда, когда не может найти их в текущем каталоге. Обычно это можно сделать, установив путь включения (include path) или каталог поиска (search directory) в настройках проекта в IDE.

Для пользователей Visual Studio

Кликните правой кнопкой мыши на своем проекте в обозревателе решений и выберите Свойства (Properties), затем вкладку Каталоги VC++.(VC++ Directories). Здесь вы увидите строку с названием «Включаемые каталоги» (Include Directories). Добавьте каталоги, в которых компилятор должен искать дополнительные заголовочные файлы.

Для пользователей Code::Blocks

В Code:: Blocks перейдите в меню Project (Проект) и выберите Build Options (Параметры сборки), затем вкладку Search directories (Каталоги поиска). Добавьте каталоги, в которых компилятор должен искать дополнительные заголовочные файлы.

Для пользователей GCC/G++

Используя g++, вы можете использовать параметр -I , чтобы указать альтернативный каталог для включения.

Хороший момент в этом подходе заключается в том, что если вы когда-нибудь измените структуру каталогов, вам нужно будет изменить только одну настройку компилятора или IDE, а не каждый файл кода.

Заголовочные файлы могут включать другие заголовочные файлы

Содержимое этих транзитивных включений доступно для использования в вашем файле исходного кода. Однако не следует полагаться на содержимое заголовков, которые включены транзитивно. Реализация заголовочных файлов может со временем меняться или отличаться в разных системах. Если это произойдет, ваш код может компилироваться только на определенных системах или может компилироваться сейчас, но перестать в будущем. Этого легко избежать, явно включив все заголовочные файлы, необходимые для содержимого вашего файла исходного кода.

Лучшая практика

К сожалению, нет простого способа определить, полагается ли ваш файл кода случайно на содержимое заголовочного файла, который был включен другим заголовочным файлом.

Вопрос: Я не включил <someheader.h> , и моя программа всё равно работала! Почему?

Это один из наиболее часто задаваемых вопросов. Ответ: скорее всего, он работает, потому что вы включили какой-то другой заголовок (например, <iostream> ), который сам включает <someheader.h> . Несмотря на то, что ваша программа будет компилироваться, в соответствии с приведенными выше рекомендациями вам не следует полагаться на это. То, что компилируется у вас, может не компилироваться на машине друга.

Лучшая практика

В каком файле заголовков определен объект cout

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ cout

Использование символа-заполнителя

Управление цифрами значений с плавающей точкой

ВЫВОД И ВВОД ОДНОГО СИМВОЛА ЗА ОДИН РАЗ

ЧТЕНИЕ ВВОДА С КЛАВИАТУРЫ ПО ОДНОМУ СИМВОЛУ ЗА РАЗ

ЧТЕНИЕ С КЛАВИАТУРЫ ЦЕЛОЙ СТРОКИ

ЧТО ВАМ НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ

Заголовочные файлы из Стандартной библиотеки C++

Пишем свои собственные заголовочные файлы

Почему iostream пишется без окончания .h?

Можно ли записывать определения в заголовочных файлах?

Советы

Использование заголовочных файлов стандартной библиотеки

Написание собственных заголовочных файлов

Включение заголовочного файла в соответствующий исходный файл

Поиск и устранение проблем

Угловые скобки и двойные кавычки

Почему у iostream нет расширения .h ?

Включение заголовочных файлов из других каталогов

Заголовочные файлы могут включать другие заголовочные файлы

Рекомендации по использованию заголовочных файлов