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' '，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。

表13.4 用于控输出格式的流成员函数

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。

表13.5 设置格式状态的格式标志

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。