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前言1. I/O库头文件2. C++的标准输入输出——\<iostream\>3. 基本用法3.1 标准输出流(cout)3.2 标准输入流(cin)3.3 标准错误流(cerr)3.4 标准日志流(clog) 4. 内容补充结语
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。
1. I/O库头文件
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。 |
2. C++的标准输入输出——<iostream>
<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:
>>
:输入(流提取)操作符,从输入流读取数据。<<
:输出(流插入)操作符,将数据写入输出流。 (C语言还用这两个运算符做位运算右移/左移)
3. 基本用法
3.1 标准输出流(cout)
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。
3.2 标准输入流(cin)
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;
3.3 标准错误流(cerr)
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....
3.4 标准日志流(clog)
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。
4. 内容补充
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。
结语
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参考:C++ 基本的输入输出 | 菜鸟教程 (runoob.com)