C++语言之输入输出深入介绍

本文包括：C++基本的输入输出、C++如何输入含空格的字符串、C++输入输出的格式控制。

本文介绍的内容适用于控制台程序，这样才能看到输入与输出的结果，GUI（图形用户界面）的程序就用不上了。

C++基本的输入输出

cin和cout

在C语言中，标准的键盘输入和屏幕输出功能分别使用scanf()和printf()两个函数实现。在C++语言中，类库中提供了输入流类istream和输出流类ostream。cin和cout分别是istream类和ostream类的对象，用来实现基本的键盘输入和屏幕输出。 引入头文件iostream后，就可以使用cin和cout。

cin和cout是 C++ 的内置对象（预定义的流类对象），cin用来处理标准输入，即键盘输入，因此也称cin是标准输入流对象。cout用来处理标准输出即屏幕输出，因此也称cout是标准输出流对象。

<<和>>

从输入流中获取数据的操作称为提取操作，向输出流中添加数据的操作称为插入操作。运算符“>>”和“<<”是移位运算符，但在C++类库中的头文件中已经对“>>”和“<<”进行了重载，使之分别作为流提取运算符和流插入运算符，用来输入和输出C++标准类型的数据。。例如，语句“cin>>x;”从键盘获取输入数据并赋给变量x。使用cin可以获得多个来自键盘的输入值。cout是一个标准输出流对象，使用流插入运算符“<<”向输出设备屏幕输出信息。当程序中用到cin和cout时，需要在程序中包含头文件。

cin的一般格式如下：

cin>> <变量名1>[>> <变量名2> >>…>> <变量名n>];

程序执行到这条语句便暂停下来，等待从键盘上输入相应数据，直到所列出的所有变量均获得值后，程序方继续执行。

cout的一般格式如下：

cout<< <表达式1> [<< <表达式2> <<…<< <表达式n>];

程序执行到这条语句时，将紧跟其后的表达式的值输出到显示器上。

注意，使用cin和cout必须在程序开头增加一行：

# include <iostream.h>

或者两行：

# include <iostream>

using namespace std;

【c++中的#include和using指令（directive）的作用

#include用于包含其他文件的内容，如用来引入对应的头文件。

using namespace std;这个using声明是将std命名空间内的名字，全部暴露在外，只要访问std命名空间内的名字，我们都不需要在cin、cout之前写额外的前缀std::。

更多情况，可参见https://blog.51cto.com/u_15314328/4965070】

下面给出一个例子，贺卡

#include<iostream>
using namespace std;
int main(void)
{
    string friendName;
    string selfName;
    cout<<"请输入朋友的名字：";
    cin>>friendName;
    cout<<"请输入你的名字：";
    cin>>selfName;    
    cout<<"===================================="<<endl;
    cout<<"My dear "<<friendName<<endl;
	cout<<"    Happy birthday to you!"<<endl;
	cout<<"        yours, "<<selfName<<endl;
    cout<<"===================================="<<endl;
    return 0;
}

用Dev-C++编译运行之：

C++如何输入含空格的字符串

cin是C++中最常用的输入，用空格或者回车键分隔数据。如用cin>>str;这种方法来接收字符串那么录入的str不能包含空格，否则它会按照空格将整个字符串切分成若干段。

cin>>a;

cout<<a<<endl; //例如输入“h kj s”，则在a中只有‘h’。

如何输入含有空格字符串呢？

可以使用get()、getline()函数

头文件 <istream> 中get()函数

get 函数是内置在 cin 对象中的，所以可称之为 cin 的一个成员函数。下面仅介绍两种用法，详情可见istream::get - C++ Reference

用法1： cin.get(字符变量名)

可以用来接收字符，示例源码：

#include <iostream>
using namespace std;
main ()
{
  char ch;
  cout<<"请输入：";
  ch=cin.get();               //或者cin.get(ch);
  cout<<ch<<endl;
}

用Dev-C++编译运行之：

用法2：cin.get(字符数组名,接收字符数目)

用来接收一行字符串,可以接收空格，示例源码：

#include <iostream>
using namespace std;
main ()
{
char a[20];
cout<<"请输入：";
cin.get(a,20);
cout<<a<<endl;
}

用Dev-C++编译运行之：

在C++中有两种getline()函数，一种在头文件 <istream> 中，是istream类的成员函数；另一种是在头文件 <string> 中，是普通函数。

头文件 <istream> 中的getline()函数

cin.getline 允许读取包含空格的字符串，其语法为：

getline (char* s, streamsize n [, char delim] );

参见istream::getline - C++ Reference

s:它是指向字符串以存储字符的指针。

n:它表示由a指向的最大字符数。

delim:这是一个明确的定界字符，默认是 '\n '。

返回值

读取n-1个字符（第n个用于保存'/0'），或者遇到指定的定界字符为止。

可用来接收一行含有空格的字符串，示例源码：

#include <iostream>
using namespace std;
main ()
{
char m[20];
cout<<"请输入：";
cin.getline(m,7);
cout<<m<<endl;
}

用Dev-C++编译运行之：

头文件<string>中的getline()函数

string版本的getline()函数有自动调整大小的功能，不需要指定读取多少个字符的数值参数，其语法为：

getline (istream& is, string& str [, char delim]);

参见getline (string) - C++ Reference

参数

is：表示一个输入流，例如 cin。

str：用来存储输入流中的信息

delim：定界字符，默认是 '\n '

可用来接收一行含有空格的字符串，示例源码：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main ()
{
  string s;
  cout<<"请输入：";
  getline(cin,s);
  cout << s << endl;

  return 0;
}

用Dev-C++编译运行之：

关于C++中getline()的更多情况，可见 https://www.jb51.net/article/180289.htm

C++输入输出的格式控制

在没有特地进行格式控制的情况下，输入输出采用默认格式，先看一下这种情况是什么样的。

默认的输入格式

C++流所识别的输入数据的类型及其默认的输入格式：

 short、int 、long（signed 、unsigned）：与整型常量同；

 float、double、long double：与浮点数常量同；

 char(signed、unsigned)：第一个非空白字符；

 char *（signed 、unsigned）：从第一个非空白字符开始到下一个空白字符结束；

 void *：无前缀的16进制数；

 bool：把true或1识别为true，其他的均识别为false（VC6.0中把0识别为false，其他的值均识别为true）。

示例源码

#include <iostream>
using namespace std;
main ()
{
  int a,b; char c; char d[30];
  cout<<"请输入值：";
  cin>>a>>b>>c>>d; 
  
  cout<<"a="<<a<<"   b="<<b<<"   c="<<c<<"   d="<<d<<endl;
  return 0; 
}

用Dev-C++编译运行之：

请分析一下，为何请输入：123  456abcdefgh  ijklm

输出a=123   b=456   c=a   d=bcdefgh

默认的输出格式

C++流所识别的输出数据的类型及其默认的输出格式：

  char(signed、unsigned)：单个字符（无引号）；

  short、int、long（signed  、unsigned）：一般整型形式，负数前有-号；

  char *(signed  、unsigned)：字符序列（无引号）；

  float  、double  、long double：浮点格式或指数格式（科学表示法），取决于哪个更短；

  void *：无前缀的16进制数；

  bool：1或0。

示例源码

#include <iostream>
using namespace std;
main ()
{
  char c='A';
  const char *p="hello!";
  cout<<123<<c<<-123<<endl;
  cout<<p<<(void *)p<<endl;
  cout<<true;
  return 0; 
}

用Dev-C++编译运行之：

进行输入输出的格式控制，可以使用iostream库，需要加入头文件#include<iostream>使用，还可以iomanip库，进行输入输出的格式控制，iomanip 是 IO manipulators 的缩写，需要加入头文件#include<iomanip>。

iostream库

在C++中，iostream头文件，iostream 是 Input Output Stream 的缩写，意思是“输入输出流”，提供了 cin对象（一般情况下代表显示器） 和 cout对象（一般情况下代表显示器），分别用于从标准输入读取流 和 向标准输出写入流。

cin 就是 istream 类的对象，cout 是 ostream 类的对象，它们都声明在 <iostream> 头文件中，这也解释了“为什么在 C++ 程序中引入 <iostream> 就可以使用 cin 和 cout”。

iostream库的每个iostream对象还维护着一个格式状态来控制IO格式化细节。

关于iostream库详情可见如下链接

https://cplusplus.com/reference/iostream/

https://www.apiref.com/cpp-zh/cpp/header/iostream.html

https://blog.csdn.net/m0_60073820/article/details/121319269

iostream库定义了一组操纵符来修改流的格式状态。操纵符是一个函数或对象，会影响流的状态，并能作为输入和输出运算符的运算对象。

操纵符用于两大类输出控制：控制数值的输出格式，控制补白的数量和位置。大多数改变格式状态的操纵符都是设置/复原成对的，一个操纵符用于设置新格式，另一个用于恢复正常格式。

当操纵符改变流的格式状态时，通常改变后的状态对所有后续IO都生效。

bool值默认打印0或1，可以对流使用boolalpha来操纵覆盖这种格式，示例源码：

#include <iostream>
using namespace std;
main ()
{
    cout << "default bool values: " << true << " " << false<< endl;
    cout << boolalpha;
	cout << "boolalpha bool values: " <<true << " " << false << endl;
	cout << noboolalpha; //取消改变用noboolalpha：
	cout << "noboolalpha  bool values: " <<true << " " << false << endl;
    return 0; 
}

用Dev-C++编译运行之：

默认输出十进制，可以用hex、oct和dec改为十六进制、八进制和十进制。只影响整型。

示例源码：

#include <iostream>
using namespace std;
main ()
{
    cout << "default: " << 20 << " " << 1024 << endl;
    cout << "octal: " << oct << 20 << " " << 1024 << endl;
    cout << "hex: " << hex << 20 << " " << 1024 << endl;
    cout << "decimal: " << dec << 20 << " " << 1024 << endl;
    return 0; 
}

用Dev-C++编译运行之：

控制浮点数格式

浮点数的输出格式涉及三个方面：

输出精度（即输出多少个数字）。

十六进制、定点十进制或者科学记数法形式输出。

没有小数部分的浮点值是否输出小数点。

默认情况下，浮点值按六位数字精度输出；如果浮点值没有小数部分，则不输出小数点；根据浮点数的值选择输出为定点十进制或科学计数法形式：非常大或非常小的值输出为科学记数法形式，其他值输出为定点十进制形式。

默认情况下，精度控制输出的数字总位数。输出时，浮点值按照当前精度四舍五入而非截断。

调用IO对象的precision成员或者使用setprecision操纵符可以改变精度。

示例源码：

#include <iostream>
#include <math.h>
using namespace std;
main ()
{
    // cout.precision返回当前精度值
    cout << "Precision: " << cout.precision() << ", Value: " << sqrt(2.0) << endl;
    // cout.precision(12)将打印精度设置为12位数字
    cout.precision(12);
    cout << "Precision: " << cout.precision() << ", Value: " << sqrt(2.0) << endl;
    return 0; 
}

用Dev-C++编译运行之：

c++设置域宽

用于存放输出数据的宽度称为“域宽”。浮点数的域宽包含小数点。

如果所需的宽度比设置的域宽小，空位用填充字符填充。如果显示数据所需的宽度比设置的域宽大，系统输出所有位。域宽设置仅对下一行流读入或流插入操作有效，在一次操作完后被置0。

指定输入域宽示例源码：

#include <iostream>
using namespace std;
main ()
{
    char str[20],str2[20];
    cout << "请输入一段文本: ";
    cin.width(5);
	cin>>str;	//cin>>str;实际只能提取4个字符，str最后一个是空字符，其他的放在流中等待接受。 
	cout<<str<<endl;
	cin>>str2;
    cout<<str2<<endl;
    return 0; 
}

用Dev-C++编译运行之：

指定输出域宽示例源码：

#include <iostream>
using namespace std;
main ()
{
    cout<<"abc123"<<endl;
    cout.width(10); 
	cout<<"abc123"<<endl;
	cout<<1.2345<<endl;
    cout.width(10); 
	cout<<1.2345<<endl;
   
    return 0; 
}

用Dev-C++编译运行之：

cin与cout都可以指定域宽。上面的例子是用iostream库的cin.width函数成员指定输入域宽，cout.width函数成员指定输出域宽。

也可以iomanip库setw指定输入和输出域宽。

用iomanip库的setw函数指定输入和输出域宽需要加入头文件#include<iomanip>，源码如下：

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;
main ()
{
    char d[10];
    cout<<"Please enter a text：";
    cin>>setw(5);
    cin>>d; 
    cout <<setw(8);
    cout<<d<<endl;
  return 0; 
}

用Dev-C++编译运行之：

常见控制符汇总表：

控   制   符	作           用
dec	设置整数为十进制
hex	设置整数为十六进制
oct	设置整数为八进制
setbase(n)	设置整数为n进制(n=8,10,16)
setfill(n)	设置字符填充，c可以是字符常或字符变量
setprecision(n)	设置浮点数的有效数字为n位
setw(n)	设置字段宽度为n位
setiosflags(ios::fixed)	设置浮点数以固定的小数位数显示
setiosflags(ios::scientific)	设置浮点数以科学计数法表示
setiosflags(ios::left)	输出左对齐
setiosflags(ios::right)	输出右对齐
setiosflags(ios::skipws)	忽略前导空格
setiosflags(ios::uppercase)	在以科学计数法输出E与十六进制输出X以大写输出，否则小写。
setiosflags(ios::showpos)	输出正数时显示"+"号
setiosflags(ios::showpoint)	强制显示小数点
resetiosflags()	终止已经设置的输出格式状态，在括号中应指定内容

下面给出示例

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;

int main()
{
    // 前缀0表示八进制 前缀0x表示十六进制 不带前缀表示十进制
    int a = 123;
    double pi = 22.0/7.0;

    // setbase(n) 设置整数为n进制(n=8,10,16)
    // oct 八进制 dec 十进制 hex 十六进制
    // setiosflags(ios::showbase) 显示进制的前缀
    // 数值默认十进制显示输出
    cout << a << endl;
    cout << "oct: " << showbase << setbase(8) << a << " " << oct << a << endl;
    cout << "dec: " << showbase << setbase(10) << a << " " << dec << a << endl;
    cout << "hex: " << showbase << setbase(16) << a << " " << hex << a << endl;

    // setprecision(n) 设置浮点数的有效数字为n位
    // 有效位数默认是6位，即setprecision(6)，即小数点前面和小数点后面加起来的位数为6个有效数字（注意会四舍五入）
    cout << pi << endl;
    cout << setprecision(12) << pi << endl;

    // setfill(n) 设置字符填充，c可以是字符常或字符变量
    // setw(n) 设置字段宽度为n位, 若是实际宽度大于被设置的，则setw函数此时失效, 只针对其后的第一个输出项有效
    // setiosflags(ios::left) 输出左对齐
    // setiosflags(ios::right) 输出右对齐 默认右对齐
    cout << setfill('*') << setw(20) << setprecision(12) << pi << endl;
    cout << setfill('*') << setw(20) << setprecision(12) << right << pi << endl;
    cout << setfill('*') << setw(20) << setprecision(12) << left << pi << endl;

    // setiosflags(ios::fixed) 设置浮点数以固定的小数位数显示
    cout << fixed << setprecision(12) << pi << endl;

    // setiosflags(ios::scientific)  设置浮点数以科学计数法表示 科学计数法输出E与十六进制输出默认是以小写的，要换成大写需添加uppercase
    cout << scientific << setprecision(12) << pi << endl;
    cout << scientific << uppercase << setprecision(12) << pi << endl;

    // resetiosflags() 终止已经设置的输出格式状态，在括号中应指定内容
    cout << setiosflags(ios::scientific) << setprecision(12) << pi << "   " << resetiosflags(ios::scientific) << pi << endl;

    return 0;
}

用Dev-C++编译运行之：

补充总结 可参见“C++中数据的输入输出总结” https://blog.csdn.net/cnds123/article/details/132045856

附录、C++学习资源
C++ [中文] https://runebook.dev/zh-CN/docs/cpp/-index-

C++ 参考手册 https://www.apiref.com/cpp-zh/cpp.html
https://cplusplus.com/reference/