iostream类 - C++输入输出（一）

输入和输出是数据传送的过程，数据如流水一样从一处流向另一处。C++形象地将此过程称为流(Stream)。C++的输入输出流是指由若干字节组成的字节序列，这些字节中的数据按顺序从一个对象传送到另一对象。流表示了信息从源到目的端的流动。在输入操作时，字节流从输入设备（如键盘、磁盘）流向内存，在输出操作时，字节流从内存流向输出设备(如屏幕、打印机、磁盘等)。流中的内容可以是ASCII字符、二进制形式的数据、图形图像、数字音频视频或其他形式的信息。

实际上，在内存中为每一个数据流开辟一个内存缓冲区，用来存放流中的数据。当用cout和插入运算符“<<”向显示器输出数据时，先将这些数据送到程序中的输出缓冲区保存，直到缓冲区满了或遇到endl，就将缓冲区中的全部数据送到显示器显示出来。在输入时，从键盘输入的数据先放在键盘的缓冲区中，当按回车键时，键盘缓冲区中的数据输入到程序中的输入缓冲区，形成cin流，然后用提取运算符“ >>”从输入缓冲区中提取数据送给程序中的有关变量。总之，流是与内存缓冲区相对应的，或者说，缓冲区中的数据就是流。

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。C++标准输入与输出流头文件定义如下表：

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。

1. iostream

1.1. 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++

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。

1.2. 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

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;

1.3. 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....

1.4. 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....

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。

2. iomapip

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;
int main()
{cout<<setiosflags(ios::left|ios::showpoint);  // 设左对齐，以一般实数方式显示cout.precision(5);       // 设置除小数点外有五位有效数字 cout<<123.456789<<endl;cout.width(10);          // 设置显示域宽10 cout.fill('*');          // 在显示区域空白处用*填充cout<<resetiosflags(ios::left);  // 清除状态左对齐cout<<setiosflags(ios::right);   // 设置右对齐cout<<123.456789<<endl;cout<<setiosflags(ios::left|ios::fixed);    // 设左对齐，以固定小数位显示cout.precision(3);    // 设置实数显示三位小数cout<<999.123456<<endl; cout<<resetiosflags(ios::left|ios::fixed);  //清除状态左对齐和定点格式cout<<setiosflags(ios::left|ios::scientific);    //设置左对齐，以科学技术法显示 cout.precision(3);   //设置保留三位小数cout<<123.45678<<endl;return 0;
}

测试输出结果：

123.46
****123.46
999.123
1.235e+02

其中 cout.setf 跟 setiosflags 一样，cout.precision 跟 setprecision 一样，cout.unsetf 跟 resetiosflags 一样。

setiosflags(ios::fixed) 固定的浮点显示
setiosflags(ios::scientific) 指数表示
setiosflags(ios::left) 左对齐
setiosflags(ios::right) 右对齐
setiosflags(ios::skipws 忽略前导空白
setiosflags(ios::uppercase) 16进制数大写输出
setiosflags(ios::lowercase) 16进制小写输出
setiosflags(ios::showpoint) 强制显示小数点
setiosflags(ios::showpos) 强制显示符号

cout.setf 常见的标志：

标志	功能
boolalpha	可以使用单词”true”和”false”进行输入/输出的布尔值.
oct	用八进制格式显示数值.
dec	用十进制格式显示数值.
hex	用十六进制格式显示数值.
left	输出调整为左对齐.
right	输出调整为右对齐.
scientific	用科学记数法显示浮点数.
fixed	用正常的记数方法显示浮点数(与科学计数法相对应).
showbase	输出时显示所有数值的基数.
showpoint	显示小数点和额外的零，即使不需要.
showpos	在非负数值前面显示”＋（正号）”.
skipws	当从一个流进行读取时，跳过空白字符(spaces, tabs, newlines).
unitbuf	在每次插入以后，清空缓冲区.
internal	将填充字符回到符号和数值之间.
uppercase	以大写的形式显示科学记数法中的”e”和十六进制格式的”x”.

iostream 中定义的操作符：

操作符	描述	输入	输出
boolalpha	启用boolalpha标志	√	√
dec	启用dec标志	√	√
endl	输出换行标示，并清空缓冲区		√
ends	输出空字符		√
fixed	启用fixed标志		√
flush	清空流		√
hex	启用 hex 标志	√	√
internal	启用 internal 标志		√
left	启用 left 标志		√
noboolalpha	关闭boolalpha 标志	√	√
noshowbase	关闭showbase 标志		√
noshowpoint	关闭showpoint 标志		√
noshowpos	关闭showpos 标志		√
noskipws	关闭skipws 标志	√
nounitbuf	关闭unitbuf 标志		√
nouppercase	关闭uppercase 标志		√
oct	启用 oct 标志	√	√
right	启用 right 标志		√
scientific	启用 scientific 标志		√
showbase	启用 showbase 标志		√
showpoint	启用 showpoint 标志		√
showpos	启用 showpos 标志		√
skipws	启用 skipws 标志	√
unitbuf	启用 unitbuf 标志		√
uppercase	启用 uppercase 标志		√
ws	跳过所有前导空白字符	√

iomanip 中定义的操作符：

操作符	描述	输入	输出
resetiosflags(long f)	关闭被指定为f的标志	√	√
setbase(int base)	设置数值的基本数为base		√
setfill(int ch)	设置填充字符为ch		√
setiosflags(long f)	启用指定为f的标志	√	√
setprecision(int p)	设置数值的精度(四舍五入)		√
setw(int w)	设置域宽度为w		√