在 C++ 中过滤来自 istream 的非法输入

Question

我正在为 C++ 中的 Fraction 类编写一个重载运算符 >> 的函数。标题是这样的：friend istream& operator>>(istream&, Fraction&);我一直难以满足我为检测非法输入而设置的所有要求。

这是我想要实现的目标：

1. 如果用户输入 (int)(enter_key)，该函数应将分子设置为 int，分母设置为 1 并返回。
2. 如果用户输入(int1)('/')(int2)(enter_key)，则设置分子为int1，分母为int2，然后返回。
3. 任何不符合前两者的输入形式都会引发异常。

函数是这样调用的：

Fraction fin;
do {
    cout << "Enter a fraction here: ";
    try {
        cin >> fin;
        sum += fin;
    } catch (FractionException &err) {
        cout << err.what() << endl;
    }
} while (fin != 0);

我尝试了很多东西，这是我的代码的一个版本。 FractionException 已得到处理：

istream& operator>>(istream& input, Fraction& frac){
    int num, den;
    char slash = '\0';
    //_________________________________
    if(!(input >> num)){
        input.sync();
        throw FractionException("Please enter numbers only.");
    }
    frac.numer = num;
    //_________________________________
    if(!(input >> slash)){
        input.sync();
        throw FractionException("Please enter slash.");
    } else if(slash == '\0'){ //useless
        frac.denom = 1;
        return input;
    } else if(slash != '/')
        throw FractionException("Illegal character.");

    //_________________________________
    if(!(input >> den)){
        input.sync();
        throw FractionException("Please enter numbers only.");
    } else if(den == 0) {        
            throw FractionException("The denominator is 0; illegal entry.");
    } else
        frac.denom = den;

    return input;
}

我尝试将input.sync() 替换为input.clear() 和input.ignore(streamsize, delim)，但没有成功。

我正在考虑 input.peek()，但是整数可以超过一位数。

我尝试将 C 字符串与 input.getline(char*, streamsize) 一起使用并遍历字符串以查找“/”，但程序崩溃了。代码如下所示：

int inputSize, slashIndex;
int num, den;
char* line;
char* numStr;
char* denStr;
bool foundSlash(false);

input.getline(line, 1000);
inputSize = strlen(line);
for(int i = 0; i < inputSize; i++) {
    if(!isdigit(line[i])) {
        if(line[i] == '/'){
            slashIndex = i;
            foundSlash = true;
            goto checkDen;
        } else throw FractionException("Non-slash character is entered");
    }
}

checkDen:
if(foundSlash){
    for(int i = slashIndex + 1; i < inputSize; i++)
        if(!isdigit(line[i]))
            throw FractionException("Denominator contains non-numbers");
    strncpy(numStr, line, slashIndex - 1);
    frac.numer = atoi(numStr);
    denStr = /*substring from slashIndex + 1 to inputSize*/;
            //The strncpy function only copies from index 0
    frac.denom = atoi(denStr);
} else {
    frac.numer = atoi(line);
    frac.denom = 1;
}

另外，在我现在的程序中，输入流有时会在缓冲区中留下字符，这会导致无限循环。

我只是对自己正在做的事情感到困惑，因为似乎没有任何效果，而且我的代码很粗略。任何帮助或提示将不胜感激。

Answer 1

你的职责分工对于 C++ 来说是不正常的——你通常希望operator>> 设置一个失败状态（在调用设置这种状态的流操作时隐式地，或者用.setstate 显式地），那么调用者应该控制是否他们更喜欢让流引发异常。这是一个例子：

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <limits>
#include <cassert>

struct X { int a_, b_; };

std::istream& operator>>(std::istream& is, X& x)
{
    char c;
    if (is >> x.a_ && is.get(c))
        if (c == '\n')
            x.b_ = 1;
        else if (!(c == '/' && is >> x.b_))
            is.setstate(std::istream::failbit);
    return is;
}

int main()
{
    std::istringstream iss("5\n10/2\n3xyz\n8/17\n9\nNOWAY\n42/4\n");
    X x;
    while (iss >> x)
        std::cout << "parsed " << x.a_ << '/' << x.b_ << '\n';
    iss.clear();

    std::string remnants;
    assert(getline(iss, remnants));
    std::cout << "parsing failed, line remnants for '" << remnants << "'\n";
    // normally would prefer following to getline above...
    // iss.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n');

    iss.exceptions(std::istream::failbit);
    while (iss)
        try
        {
            while (iss >> x)
                std::cout << "also parsed " << x.a_ << '/' << x.b_ << '\n';
        }
        catch (const std::exception& e)
        {
            std::cout << "caught exception " << e.what() << '\n';
            if (!iss.eof())
            {
                iss.clear();
                iss.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n');
            }
        }
    std::cout << "eof " << iss.eof() << ", bad " << iss.bad()
         << ", fail " << iss.fail() << '\n';
}

输出：

parsed 5/1
parsed 10/2
parsing failed, line remnants for 'yz'
also parsed 8/17
also parsed 9/1
caught exception basic_ios::clear
also parsed 42/4
caught exception basic_ios::clear
eof 1, bad 0, fail 1

在 ideone.com 上运行 here。

在is >> x.a_ && is.get(c) 中，第一个使用>> 流式传输将跳过前导空格，但get() 已被用于潜在地读取换行符：这意味着例如"10 / 2"、" 39 " 不被视为有效输入：如果您想支持此类内部和/或尾随空格，请考虑：

std::istream& operator>>(std::istream& is, X& x)
{
    std::string line;
    if (getline(is, line))
    {
        std::istringstream iss(line);
        char c;
        x.b_ = 1; // default
        if (!(iss >> x.a_) ||
            (iss >> c) && (!(c == '/' && iss >> x.b_)))
            is.setstate(std::istream::failbit);
    }
    return is;
}