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【C++掌中宝】玩转C++标准输入输出（简洁明了）

news 2024/9/23 12:25:02

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前言

C++ 标准库提供了一组丰富的输入/输出功能，本章将讨论 C++ 编程中最基本和最常见的 I/O 操作——C++的标准输入输出。

C++ 的 I/O 发生在流中，流是字节序列。如果字节流是从设备（如键盘、磁盘驱动器、网络连接等）流向内存，这叫做输入操作。如果字节流是从内存流向设备（如显示屏、打印机、磁盘驱动器、网络连接等），这叫做输出操作。

下列的头文件在 C++ 编程中很重要。

头文件	函数和描述
<iostream>	该文件定义了 cin、cout、cerr 和 clog 对象，分别对应于标准输入流、标准输出流、非缓冲标准错误流和缓冲标准错误流。
<iomanip>	该文件通过所谓的参数化的流操纵器（比如 setw 和 setprecision），来声明对执行标准化 I/O 有用的服务。
<fstream>	该文件为用户控制的文件处理声明服务。

<iostream> 是 Input Output Stream 的缩写，是标准的输入、输出流库，定义了几个常用的流类和操作符，允许程序与标准输入输出设备（如键盘和屏幕）进行交互。

以下是<iostream>库的详细使用说明，包括其主要类和常见用法示例。

主要类：

std::istream：用于输入操作的抽象基类。
std::ostream：用于输出操作的抽象基类。
std::iostream：继承自std::istream和std::ostream，用于同时进行输入和输出操作。
std::cin：是 istream 类的对象，它是主要面向窄字符（narrow characters (of type char)）的标准输入流对象，通常与键盘关联。
std::cout：是 ostream 类的对象，它是主要面向窄字符的标准输出流对象，通常与屏幕关联。
std::endl：是 ostream 类的一个函数模板。它不仅仅是一个换行符，还会刷新输出缓冲区。使用 std::endl 可以在输出流中插入一个换行符，并且强制将缓冲区中的内容刷新到目标设备（例如显示器）。这在需要确保输出内容及时显示的情况下特别有用。
std::cerr：标准错误输出流对象，是 iostream 类的一个实例，不带缓冲，且每个流插入到 cerr 都会立即输出。通常与屏幕关联。
std::clog：标准日志流对象，是 iostream 类的一个实例，带缓冲，通常与屏幕关联。

常用操作符：

（C语言还用这两个运算符做位运算右移/左移）

预定义的对象 cout 是 iostream 类的一个实例。cout 对象"连接"到标准输出设备，通常是显示屏。

cout 是与流插入运算符 << 结合使用的，如下所示：

#include <iostream>using namespace std;int main()
{char str[] = "Hello C++";cout << "Value of str is : " << str << endl;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Value of str is : Hello C++

📌注意

C++ 编译器根据要输出变量的数据类型，选择合适的流插入运算符来显示值。<< 运算符被重载来输出内置类型（整型、浮点型、double 型、字符串和指针）的数据项。

流插入运算符 << 在一个语句中可以多次使用，如上面实例中所示，endl 用于在行末添加一个换行符。

预定义的对象 cin 是 iostream 类的一个实例。cin 对象附属到标准输入设备，通常是键盘。

cin 是与流提取运算符 >> 结合使用的，如下所示：

#include <iostream>using namespace std;int main( )
{char name[50];cout << "请输入您的名称： ";cin >> name;cout << "您的名称是： " << name << endl;}

当上面的代码被编译和执行时，它会提示用户输入名称。当用户输入一个值，并按回车键，就会看到下列结果：

请输入您的名称： cplusplus
您的名称是： cplusplus

📌注意

C++ 编译器根据要输入值的数据类型，选择合适的流提取运算符来提取值，并把它存储在给定的变量中。

流提取运算符 >> 在一个语句中可以多次使用，如果要求输入多个数据，可以使用如下语句：

cin >> name >> age;

这相当于下面两个语句：

cin >> name;
cin >> age;

预定义的对象 cerr 是 iostream 类的一个实例。cerr 对象附属到标准输出设备，通常也是显示屏，但是 cerr 对象是非缓冲的，且每个流插入到 cerr 都会立即输出。

cerr 也是与流插入运算符 << 结合使用的，如下所示：

#include <iostream>using namespace std;int main( )
{char str[] = "Unable to read....";cerr << "Error message : " << str << endl;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Error message : Unable to read....

预定义的对象 clog 是 iostream 类的一个实例。clog 对象附属到标准输出设备，通常也是显示屏，但是 clog 对象是缓冲的。这意味着每个流插入到 clog 都会先存储在缓冲区，直到缓冲填满或者缓冲区刷新时才会输出。

clog 也是与流插入运算符 << 结合使用的，如下所示：

#include <iostream>using namespace std;int main( )
{char str[] = "Unable to read....";clog << "Error message : " << str << endl;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Error message : Unable to read....

📌注意

通过这些小实例，我们无法区分 cout、cerr 和 clog 的差异，但在编写和执行大型程序时，它们之间的差异就变得非常明显。所以良好的编程实践告诉我们，使用 cerr 流来显示错误消息，而其他的日志消息则使用 clog 流来输出。

使用C++输入输出更方便，不需要像printf/scanf输入输出时那样，需要手动指定格式，C++的输入输出可以自动识别变量类型(本质是通过函数重载实现的)，其实最重要的是C++的流能更好的支持自定义类型对象的输入输出。
IO流涉及类和对象，运算符重载、继承等很多面向对象的知识，这些知识我们还没有讲解，所以这里我们只能简单认识一下C++ IO流的用法，后面我们会有专门的一个章节来细节IO流库。
cout/cin/endl等都属于C++标准库，C++标准库都放在⼀个叫std(standard)的命名空间中，所以要通过命名空间的使用方式去用他们。
一般日常练习中我们可以using namespace std，实际项目开发中不建议using namespace std。
这里我们没有包含<stdio.h>，也可以使用printf和scanf，在包含<iostream>间接包含了。vs系列编译器是这样的，但是其他编译器可能会报错。