cin的错误处理

深入了解cin错误处理机制，深入了解cin.clear/cin.ignore/cin.good/cin.fail等函数

在前一节中我们有几个例子中提到了cin函数出错，以致不再执行读操作(程序8)。而且我们经常会看到程序中会出现cin.clear(),cin.ignore(), cin.fail()等函数。这些函数都是与cin的错误处理有关的。这一节我们来分析一下cin的错误处理机制，并且学习几个重要的函数：cin.fail(), cin.bad(), cin.good(), cin.clear(), cin.ignore()等。

程序执行时有一个标志变量来标志输入的异常状态，其中有三位标志位分别用来标志三种异常信息，他们分别是：failbit，eofbit，badbit。这三个标志位在标志变量中是这样分配的：

____________________________________

| 2 | 1 | 0 |

| failbit | eofbit | badbit |

|___________|__________|___________|

看一下这几个标志位的作用(引用msdn)：

badbit, to record a loss of integrity of the stream buffer.

eofbit, to record end-of-file while extracting from a stream.

failbit, to record a failure to extract a valid field from a stream.

In addition, a useful value is goodbit, where no bits are set.

接下来我么看几个ios类的数据定义(引用msdn)：

typedef T2 iostate;

static const iostate badbit, eofbit, failbit, goodbit;

这里ios类定义了这四个常量badbit, eofbit, failbit, goodbit，其实这四个标志常量就是取对应标志位的掩码，也即输入的四种异常情况！

以上四个常量对应的取值为：

ios::badbit 001 输入（输出）流出现致命错误，不可挽回

ios::eofbit 010 已经到达文件尾

ios::failbit 100 输入（输出）流出现非致命错误，可挽回

ios::goodbit 000 流状态完全正常, 各异常标志位都为0

我们可以用输出语句来验证这几个常量的值：

cout << ios:: failbit << endl;

cout << ios:: eofbit << endl;

cout << ios:: badbit << endl;

cout << ios:: goodbit << endl;

输出的结果为：

4

2

1

0

【注意】它们不是failbit、badbit、eofbit、goodbit这四个标记位的存贮变量，而是四个标志四种异常状态的常量，其实他们就相当于取对应状态标志位的掩码。如果标志变量为flag，则flag & failbit 就取得fail标志位。

搞清楚了标志位的原理后，我们来看几个关于异常标志的函数：

1、iostate ios::rdstate()

取标志变量的值，我们可以用该函数取得整个标志变量的值，再与前面定义的标志位常量相与就可以获得对应标志位的状态。如：

void TestFlags( ios& x ) // 获得x流的三个标志位状态

{

cout << ( x.rdstate( ) & ios::badbit ) << endl;

cout << ( x.rdstate( ) & ios::failbit ) << endl;

cout << ( x.rdstate( ) & ios::eofbit ) << endl;

cout << endl;

}

2、bool ios::fail() const;

1 or true if rdstate & failbit is nonzero, otherwise 0 or false. (引用msdn)

其中rdstate即通过rdstate()取得的标识变量的值，与failbit相与，即取得failbit标志位的值，如果结果非零则放回true，否则返回false。即该函数返回failbit的状态，将标志位状态通过bool值返回。

3、bool ios::bad() const;

1 or true if rdstate & badbit is nonzero; otherwise 0. (引用msdn)

与fail()相似。

4、bool ios::good() const;

1 or true if rdstate == goodbit (no state flags are set), otherwise, 0 or false. (引用msdn)

改函数取goodbit的情况，即三个标志位都0(即没有任何异常情况)时返回true，否则返回false。

5、void ios::clear(iostate _State=goodbit);

该函数用来重置标识变量，_State是用来重置的值，默认为goodbit，即默认时将所有标志位清零。用户也可以传进参数，如：clear(failbit)，这样就将标识变量置为failbit(即：001)。

我们一般是用它的默认值，当cin出现异常，我们用该函数将所有标志位重置。如果cin出现异常，没有重置标志的话没法执行下一次的cin操作。如上一节的程序2的测试二为什么第二次输入操作没有执行？程序8中 cin>>ch 为什么没有执行？都是这个原因！！！

所以经常在程序中使用 cin.clear(), 为了重置错误标志！

6、另外还有一个函数 void ios::setstate(iostate _State);

这个函数也是用来设置标识变量的，但与clear()不同。clear()是将所有标志清零，在置以参数新的标志。而该函数不清零其他的标志，而只是将参数对应的标志位置位。这个函数不是经常使用，这里不再赘述。

在搞清楚了这几个函数后，对cin输入操作的错误处理就有了比较深的了解了。下面我们回过头来看看上一节程序8的测试，因为第一次用getline()读取字符串超长，所以导致出现异常，大家可以查看一下标志位来验证一下！所以会导致后面的 cin>>ch 语句没有执行。那我们利用前面学习的clear()函数来强制重置错误标志，看看会出现什么情况呢？

程序9：

#include <iostream>

using namespace std;

int main ()

{

char ch, str[20];

cin.getline(str, 5);

cout<<"flag1:"<<cin.good()<<endl; // 查看goodbit状态，即是否有异常

cin.clear(); // 清除错误标志

cout<<"flag1:"<<cin.good()<<endl; // 清除标志后再查看异常状态

cin>>ch;

cout<<"str:"<<str<<endl;

cout<<"ch :"<<ch<<endl;

return 0;

}

测试输入：

12345[Enter]

输出：

flag1:0 // good()返回false说明有异常

flag2:1 // good()返回true说明，clear()已经清除了错误标志

str:1234

ch :5

【分析】程序执行结束还是只执行了一次读操作，cin>>ch还是没有从键盘读取数据，但是与程序8中不同，这里打印了ch的值为'5'，而且在cin>>ch之前已经清楚了错误标志，也就是cin>>ch的读操作实际上执行了。这就是前面讲的cin读取数据的原理：它是直接从输入缓冲区中取数据的。此例中，第一次输入"12345", 而getline(str, 5)根据参数'5'只取缓冲区中的前4个字符，所以str取的是"1234"，而字符'5'仍在缓冲区中，所以cin>>ch直接从缓冲区中取得数据，没有从键盘读取数据！

也就是当前一次读取数据出错后，如果缓冲区没有清空的话，重置错误标志还不够！要是能将缓冲区的残留数据清空了就好了哦！下面我们再来看一个很重要的函数！

7、basic_istream& ignore(streamsize _Count = 1, int_type _Delim = traits_type::eof());

function: Causes a number of elements to be skipped from the current read position.

Parameters:

_Count, The number of elements to skip from the current read position.

_Delim, The element that, if encountered before count, causes ignore to return and allowing all elements after _Delim to be read. (引用msdn)

这个函数用来丢弃输入缓冲区中的字符，第一参数定义一个数，第二个参数定义一个字符变量。下面解释一下函数是怎样执行的：函数不停的从缓冲区中取一个字符，并判断是不是_Delim，如果不是则丢弃并进行计数，当计数达到_Count退出，如果是则丢弃字符退出。例：cin.ignore(5, 'a'); 函数将不断从缓冲区中取一个字符丢弃，直到丢弃的字符数达到5或者读取的字符为'a'。下面我们看个程序例子：

程序10：

#include <iostream>

using namespace std;

int main ()

{

cin.ignore(5, 'a');

return 0;

}

测试一输入：

c[enter]

c[enter]

c[enter]

c[enter]

c[enter]

程序结束。

【分析】程序开始时缓冲区是空的，cin.ignore()到缓冲区中取数据，没有则请求从键盘输入，每次从键盘输入一个字符，如果不是'a'则丢弃，所以该测试中共输入了5次，直到计数达到5。

测试二输入：

c[enter]

c[enter]

a[enter]

程序结束。

【分析】前面两个字符不是'a'丢弃且计数没达到5，第三次输入为'a', 丢弃该字符程序结束！

丢弃一个字符：

我们看看这个函数的默认值，第一个参数默认为1，第二个参数默认为EOF。所以cin.ignore()就是丢弃缓冲区中的第一个字符，这在程序中也是比较常用的！我们回过头看看程序5，程序5中用cin.get()读取字符，第一次读取时用回车符结束，而get函数不丢弃回车符，所以回车符仍残留在缓冲区中，导致第二次读取数据直接从缓冲区中取得回车符！这与我们最初的用以是不相符的，既然cin.get()不会自动丢弃输入结束时的回车符，这里我们学会了ignore()函数，我们就可以自己手动求其回车符啊！所以程序5可以这样改动：

程序11：

#include <iostream>

using namespace std;

int main()

{

char c1, c2;

cin.get(c1);

cin.ignore(); // 用该函数的默认情况，丢弃一个字符，即上次输入结束的回车符

cin.get(c2);

cout<<c1<<" "<<c2<<endl; // 打印两个字符

cout<<(int)c1<<" "<<(int)c2<<endl; // 打印这两个字符的ASCII值

return 0;

}

测试一输入：

a[Enter]

b[Enter]

输出:

a

b

97 98

【分析】这样程序就正常了！

清空整个缓冲区：

其实该函数最常用的方式是这样的，将第一个参数设的非常大，将第二个参数设为'/n'，这样就可以缓冲区中回车符中的所有残留数据，因为一般情况下前面输入残留的数据是没有用的，所以在进行新一次输入操作前将缓冲区中所有数据清空是比较合理。

如：cin.ignore(1024, '/n');

或者：cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '/n');

（std::numeric_limits<std::streamsize>::max()应该是定义的一个最大值，具体的我也不大明白，不再误导，敬请高手指点！）