C++输入cout与输出cin
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输入和输出并不是C++语言中的正式组成成分。C和C++本身都没有为输入和输出提供专门的语句结构。输入输出不是由C++本身定义的，而是在编译系统提供的I/O库中定义的。
C++的输出和输入是用“流”(stream)的方式实现的。图3.2和图3.3表示C++通过流进行输入输出的过程。
有关流对象cin、cout和流运算符的定义等信息是存放在C++的输入输出流库中的，因此如果在程序中使用cin、cout和流运算符，就必须使用预处理命令把头文件stream包含到本文件中：
#include <iostream>
尽管cin和cout不是C++本身提供的语句，但是在不致混淆的情况下，为了叙述方便，常常把由cin和流提取运算符“>>”实现输入的语句称为输入语句或cin语句，把由cout和流插入运算符“<<”实现输出的语句称为输出语句或cout语句。根据C++的语法，凡是能实现某种操作而且最后以分号结束的都是语句。
输入流与输出流的基本操作
cout语句的一般格式为：
cout<<表达式1<<表达式2<<……<<表达式n;
cin语句的一般格式为：
cin>>变量1>>变量2>>……>>变量n;
在定义流对象时，系统会在内存中开辟一段缓冲区，用来暂存输入输出流的数据。在执行cout语句时，先把插入的数据顺序存放在输出缓冲区中，直到输出缓冲区满或遇到cout语句中的endl(或'\n'，ends，flush)为止，此时将缓冲区中已有的数据一起输出，并清空缓冲区。输出流中的数据在系统默认的设备(一般为显示器)输出。
一个cout语句可以分写成若干行。如
cout<<"This is a simple C++ program."<<endl;
可以写成
cout<<"This is " //注意行末尾无分号 <<"a C++ " <<"program." <<endl; //语句最后有分号
也可写成多个cout语句，即
cout<<"This is "; //语句末尾有分号 cout <<"a C++ "; cout <<"program."; cout<<endl;
以上3种情况的输出均为
This is a simple C++ program.
注意，不能用一个插入运算符“<<”插入多个输出项，如：
cout<<a，b，c; //错误，不能一次插入多项 cout<<a+b+c; //正确，这是一个表达式，作为一项
在用cout输出时，用户不必通知计算机按何种类型输出，系统会自动判别输出数据的类型，使输出的数据按相应的类型输出。如已定义a为int型，b为float型，c为char型，则
cout<<a<<' '<<b<<' '<<c<<endl;
会以下面的形式输出：
4 345.789 a
与cout类似，一个cin语句可以分写成若干行。如
cin>>a>>b>>c>>d;
可以写成
cin>>a //注意行末尾无分号 >>b //这样写可能看起来清晰些 >>c >>d;
也可以写成
cin>>a; cin>>b; cin>>c; cin>>d;
以上3种情况均可以从键盘输入：
1 2 3 4 ↙
也可以分多行输入数据：
1↙
2 3↙
4↙
在用cin输入时，系统也会根据变量的类型从输入流中提取相应长度的字节。如有
char c1, c2; int a; float b; cin>>c1>>c2>>a>>b;
如果输入
1234 56.78↙
注意： 34后面应该有空格以便和56.78分隔开。也可以按下面格式输入：
1 2 34 56.78↙ (在1和2之间有空格)
不能用cin语句把空格字符和回车换行符作为字符输入给字符变量，它们将被跳过。如果想将空格字符或回车换行符(或任何其他键盘上的字符)输入给字符变量，可以使用getchar函数。
在组织输入流数据时，要仔细分析cin语句中变量的类型，按照相应的格式输入，否则容易出错。
在输入流与输出流中使用控制符
上面介绍的是使用cout和cin时的默认格式。但有时人们在输入输出时有一些特殊的要求，如在输出实数时规定字段宽度，只保留两位小数，数据向左或向右对齐等。C++提供了在输入输出流中使用的控制符(有的书中称为操纵符)，见表3.1。
需要注意的是： 如果使用了控制符，在程序单位的开头除了要加iostream头文件外，还要加iomanip头文件。
举例， 输出双精度数：
double a=123.456789012345; // 对a赋初值
1) cout<<a; 输出： 123.456
2) cout<<setprecision(9)<<a; 输出： 123.456789
3) cout<<setprecision(6); 恢复默认格式(精度为6)
4) cout<< setiosflags(ios∷fixed); 输出： 123.456789
5) cout<<setiosflags(ios∷fixed)<<setprecision(8)<<a; 输出： 123.45678901
6) cout<<setiosflags(ios∷scientific)<<a; 输出： 1.234568e+02
7) cout<<setiosflags(ios∷scientific)<<setprecision(4)<<a; 输出： 1.2346e02
下面是整数输出的例子：
int b=123456; // 对b赋初值
1) cout<<b; 输出： 123456
2) cout<<hex<<b; 输出： 1e240
3) cout<<setiosflags(ios∷uppercase)<<b; 输出： 1E240
4) cout<<setw(10)<<b<<'，'<<b; 输出： 123456，123456
5) cout<<setfill('*')<<setw(10)<<b; 输出： **** 123456
6) cout<<setiosflags(ios∷showpos)<<b; 输出： +123456
如果在多个cout语句中使用相同的setw(n)，并使用setiosflags(ios::right)，可以实现各行数据右对齐，如果指定相同的精度，可以实现上下小数点对齐。
【例3.1】各行小数点对齐。
#include <iostream> #include <iomanip> using namespace std; int main( ) { double a=123.456,b=3.14159,c=-3214.67; cout<<setiosflags(ios::fixed)<<setiosflags(ios::right)<<setprecision(2); cout<<setw(10)<<a<<endl; cout<<setw(10)<<b<<endl; cout<<setw(10)<<c<<endl; return 0; }
输出如下：
123.46 (字段宽度为10，右对齐，取两位小数)
3.14
-3214.67
先统一设置定点形式输出、取两位小数、右对齐。这些设置对其后的输出均有效(除非重新设置)，而setw只对其后一个输出项有效，因此必须在输出a，b，c之前都要写setw(10)。
在输出数据时，为简便起见，往往不指定输出的格式，由系统根据数据的类型采取默认的格式，但有时希望数据按指定的格式输出，如要求以十六进制或八进制形式输出一个 整数，对输出的小数只保留两位小数等。有两种方法可以达到此目的。一种是我们已经介绍过的使用控制符的方法（详情请查看：C++输入cout与输出cin）；第2种是使用流对象的有关成员函数。分别叙述如下。
使用控制符控制输出格式
控制格式的使用方法这里不再赘述，仅举例说明，详情请查看：C++输入cout与输出cin。
[例13.2] 用控制符控制输出格式。
#include <iostream> #include <iomanip>//不要忘记包含此头文件 using namespace std; int main() { int a; cout<<"input a:"; cin>>a; cout<<"dec:"<<dec<<a<<endl; //以十进制形式输出整数 cout<<"hex:"<<hex<<a<<endl; //以十六进制形式输出整数a cout<<"oct:"<<setbase(8)<<a<<endl; //以八进制形式输出整数a char *pt="China"; //pt指向字符串"China" cout<<setw(10)<<pt<<endl; //指定域宽为,输出字符串 cout<<setfill('*')<<setw(10)<<pt<<endl; //指定域宽,输出字符串,空白处以'*'填充 double pi=22.0/7.0; //计算pi值 //按指数形式输出,8位小数 cout<<setiosflags(ios::scientific)<<setprecision(8); cout<<"pi="<<pi<<endl; //输出pi值 cout<<"pi="<<setprecision(4)<<pi<<endl; //改为位小数 cout<<"pi="<<setiosflags(ios::fixed)<<pi<<endl; //改为小数形式输出 return 0; }
运行结果如下：
input a:34↙(输入a的值)
dec:34 (十进制形式)
hex:22 (十六进制形式)
oct:42 (八进制形式)
China (域宽为)
*****China (域宽为,空白处以'*'填充)
pi=3.14285714e+00 (指数形式输出,8位小数)
pi=3.1429e+00 (指数形式输出,4位小数)
pi=3.143 (小数形式输出,精度仍为)
用流对象的成员函数控制输出格式
除了可以用控制符来控制输出格式外，还可以通过调用流对象cout中用于控制输出格式的成员函数来控制输出格式。用于控制输出格式的常用的成员函数见表13.4。
| 流成员函数 | 与之作用相同的控制符 | 作用 |
|---|---|---|
| precision(n) | setprecision(n) | 设置实数的精度为n位 |
| width(n) | setw(n) | 设置字段宽度为n位 |
| fill(c) | setfill(c) | 设置填充宇符c |
| setf() | setiosflags() | 设置输出格式状态，括号中应给出格式状态，内容与控制符setiosflags括号中的内容相同，如表13.5所示 |
| unsetf() | resetioflags() | 终止已设置的输出格式状态，在括号中应指定内容 |
流成员函数setf和控制符setiosflags括号中的参数表示格式状态，它是通过格式标志来指定的。格式标志在类ios中被定义为枚举值。因此在引用这些格式标志时要在前面加上类名ios和域运算符“::”。格式标志见表13.5。
| 格式标志 | 作用 |
|---|---|
| ios::left | 输出数据在本域宽范围内向左对齐 |
| ios::right | 输出数据在本域宽范围内向右对齐 |
| ios::internal | 数值的符号位在域宽内左对齐，数值右对齐，中间由填充字符填充 |
| ios::dec | 设置整数的基数为10 |
| ios::oct | 设置整数的基数为8 |
| ios::hex | 设置整数的基数为16 |
| ios::showbase | 强制输出整数的基数(八进制数以0打头，十六进制数以0x打头) |
| ios::showpoint | 强制输出浮点数的小点和尾数0 |
| ios::uppercase | 在以科学记数法格式E和以十六进制输出字母时以大写表示 |
| ios::showpos | 对正数显示“+”号 |
| ios::scientific | 浮点数以科学记数法格式输出 |
| ios::fixed | 浮点数以定点格式(小数形式)输出 |
| ios::unitbuf | 每次输出之后刷新所有的流 |
| ios::stdio | 每次输出之后清除stdout, stderr |
[例13.3] 用流控制成员函数输出数据。
#include <iostream> using namespace std; int main( ) { int a=21 cout.setf(ios::showbase);//显示基数符号(0x或) cout<<"dec:"<<a<<endl; //默认以十进制形式输出a cout.unsetf(ios::dec); //终止十进制的格式设置 cout.setf(ios::hex); //设置以十六进制输出的状态 cout<<"hex:"<<a<<endl; //以十六进制形式输出a cout.unsetf(ios::hex); //终止十六进制的格式设置 cout.setf(ios::oct); //设置以八进制输出的状态 cout<<"oct:"<<a<<endl; //以八进制形式输出a cout.unseft(ios::oct); char *pt="China"; //pt指向字符串"China" cout.width(10); //指定域宽为 cout<<pt<<endl; //输出字符串 cout.width(10); //指定域宽为 cout.fill('*'); //指定空白处以'*'填充 cout<<pt<<endl; //输出字符串 double pi=22.0/7.0; //输出pi值 cout.setf(ios::scientific); //指定用科学记数法输出 cout<<"pi="; //输出"pi=" cout.width(14); //指定域宽为 cout<<pi<<endl; //输出pi值 cout.unsetf(ios::scientific); //终止科学记数法状态 cout.setf(ios::fixed); //指定用定点形式输出 cout.width(12); //指定域宽为 cout.setf(ios::showpos); //正数输出“+”号 cout.setf(ios::internal); //数符出现在左侧 cout.precision(6); //保留位小数 cout<<pi<<endl; //输出pi,注意数符“+”的位置 return 0; }
运行情况如下：
dec:21(十进制形式)
hex:0x15 (十六进制形式,以x开头)
oct:025 (八进制形式,以开头)
China (域宽为)
*****China (域宽为,空白处以'*'填充)
pi=**3.142857e+00 (指数形式输出,域宽,默认位小数)
+***3.142857 (小数形式输出,精度为,最左侧输出数符“+”)
对程序的几点说明：
1) 成员函数width(n)和控制符setw(n)只对其后的第一个输出项有效。如：
cout. width(6);
cout <<20 <<3.14<<endl;
输出结果为 203.14
在输出第一个输出项20时，域宽为6，因此在20前面有4个空格，在输出3.14时，width (6)已不起作用，此时按系统默认的域宽输出（按数据实际长度输出）。如果要求在输出数据时都按指定的同一域宽n输出，不能只调用一次width(n)，而必须在输出每一项前都调用一次width(n>，上面的程序中就是这样做的。
2) 在表13.5中的输出格式状态分为5组，每一组中同时只能选用一种（例如dec、hex和oct中只能选一，它们是互相排斥的）。在用成员函数setf和控制符setiosflags设置输出格式状态后，如果想改设置为同组的另一状态，应当调用成员函数unsetf（对应于成员函数self）或resetiosflags（对应于控制符setiosflags），先终止原来设置的状态。然后再设置其他状态，大家可以从本程序中看到这点。程序在开始虽然没有用成员函数self和控制符setiosflags设置用dec输出格式状态，但系统默认指定为dec，因此要改变为hex或oct，也应当先用unsetf 函数终止原来设置。如果删去程序中的第7行和第10行，虽然在第8行和第11行中用成员函数setf设置了hex和oct格式，由于未终止dec格式，因此hex和oct的设置均不起作用，系统依然以十进制形式输出。
同理，程序倒数第8行的unsetf 函数的调用也是不可缺少的。
3) 用setf 函数设置格式状态时，可以包含两个或多个格式标志，由于这些格式标志在ios类中被定义为枚举值，每一个格式标志以一个二进位代表，因此可以用位或运算符“|”组合多个格式标志。如倒数第5、第6行可以用下面一行代替：
cout.setf(ios::internal I ios::showpos); //包含两个状态标志，用"|"组合
4) 可以看到：对输出格式的控制，既可以用控制符(如例13.2)，也可以用cout流的有关成员函数(如例13.3)，二者的作用是相同的。控制符是在头文件iomanip中定义的，因此用控制符时，必须包含iomanip头文件。cout流的成员函数是在头文件iostream 中定义的，因此只需包含头文件iostream，不必包含iomanip。许多程序人员感到使用控制符方便简单，可以在一个cout输出语句中连续使用多种控制符。
