C++ cout输出流详解

cout 可用于在计算机屏幕上显示信息，程序可以显示的最简单的屏幕输出类型是控制台输出，它只是纯文本。

控制台这个词是一个老旧的计算机术语，计算机操作员通过在终端上打字来与系统进行交互的日子。终端由简单的屏幕和键盘组成，被称为控制台。

在现代计算机上，运行的是 Windows 或 Mac OS 等图形操作系统，控制台输出通常显示在如图 1 所示的窗口中。C++ 提供了一个名为 cout 的对象，用于产生控制台输出。cout 这个词可以看作是来源于 console output（控制台输出）。

图 1 控制台窗口

cout 被分类为流对象，这意味着它是使用数据流的。要在屏幕上打印消息，则可以发送一串字符到 cout。还是来看一下下列程序中的第 7 行：

// A simple C++ program

#include

usingnamespacestd;

intmain()

{

cout<<"Programming is great fun!";

return0;

}

<< 操作符用于将字符串"Programming is great fine!"发送到 cout。当以这种方式使用 << 符号时，它被称为流插入运算符。运算符右侧的项目被插入到输出流中，该输出流将被发送到 cout 以在屏幕上显示。

流插入运算符总是写为两个小于号，它们之间没有空格。因为正在使用它将数据流发送到 cout 对象，所以可以将流插入运算符视为必须指向 cout 的箭头，如下所示。

cout<<"Hello";

cout<—"Hello";

下面的这个程序显示了编写相同程序的另外一种方法。

// A simple C++ program

#include

usingnamespacestd;

intmain()

{

cout<<"Programming is "<<"great fun!";

return0;

}

可以看到，流插入运算符可以用于发送多个项目到 cout。该程序的输出与之前同。

以下程序显示的还是用另一种方式来完成同样的事情：

// A simple C++ program

#include

usingnamespacestd;

intmain()

{

cout<<"Programming is ";

cout<<"great fun!";

return0;

}

该程序的输出结果与前面程序是一样的。

理解此程序的一个重要概念是：尽管输出被分成两个编程语句，但该程序仍将在单行上显示该消息。除非另有说明，否则发送给 cout 的信息将以连续的流显示。有时这可能会产生不太理想的结果，下面的程序说明了这一点：

// A unruly printing program

#include

usingnamespacestd;

intmain()

{

cout<<" The following items were top sellers";

cout<<"during the month of June:";

cout<<"Computer games";

cout<<"Coffee";

cout<<"Aspirin";

return0;

}

程序输出结果：

The following items were top sellersduring the month of June:Computer gamesGoffeeAspirin

实际输出的结果看起来并不像源代码中字符串的排列方式。首先，可以发现在单词“sellers”和“during”之间以及“June:”和“Computer”之间都没有显示空格。cout 严格按发送的字符串显示消息，所以，要显示空格，则它们必须出现在字符串中。

其次，虽然在源代码中输出的字符串被分成 5 行，但是最终输出的结果却只有一个长字符串。因为字符串太长一行显示不完，所以在显示时才会绕到第 2 行。造成这种输出结果的原因是 cout 不会开始新的一行，除非告诉它这样做。

有两种方法可以指示 cout 开始新的一行。第一种方法是给 cout 发送一个名为 endl（发音为“end-line”或“end-L”）的流操作符，如下面的程序所示：

//An unruly printing program

#include

usingnamespacestd;

intmain()

{

cout<<"The following items were top sellers"<

cout<<"during the month of June:"<

cout<<"Computer games"<

cout<<"Coffee"<

cout<<"Aspirin"<

return0;

}

程序输出结果：

The following items were top sellers

during the month of June:

Computer games

Coffee

Aspirin

注意，endl 的最后一个字符是字母 L 的小写形式，不是数字 1。

每次 cout 遇到一个 endl 流操作符，它将输出提前到下一行的开始，以便后续打印。操作符可以插入到发送给 cout 的字符串中的任何位置，只要它在双引号之外。请注意，endl 也在最后一行的输出结尾使用。

使后续输出在新行上开始的第2种方法是在要输出的字符串中插入 \n。下面程序就是 这样做的：

//An unruly printing program

#include

usingnamespacestd;

intmain()

{

cout<<"The following items were top sellers\n";

cout<<"during the month of June:\n";

cout<<"Computer games\nCoffee";

cout<<"\nAspirin";

return0;

}

程序输出结果：

The following items were top sellers

during the month of June:

Computer games

Coffee

Aspirin

\n 是转义序列的示例。转义序列被写为反斜杠字符（\），后跟一个控制字符，用于控制显示输出的方式。C++ 中有许多转义序列。换行符序列（\n）正是其中之一。

当 cout 在字符串中遇到 \n 时，它不会在屏幕上打印，而是将其解释为一个特殊的命令，将输出光标推到下一行。有些人可能已经注意到插入转义序列比插入 endl 要少，这就是为什么一些程序员更喜欢它的原因。

转义序列使程序员能够更好地控制程序输出信息的方式。表 1 列出了若干个常用的转义序列。

表 1 常用转义序列

转义序列名 称说 明

\n换行将光标移到下一行进行后续打印

\t水平制表将光标跳到下一个制表位置

\a报警使计算机发出蜂鸣

\b退格使光标后退（例如向左移动）一个位置

\r回车将光标移到当前行（不是下一行）的开头

\\反斜杠打印一个反斜杠字符

\*单引号打印一个单引号字符

\"双引号打印一个双引号字符

刚开始学习 C++ 的学生容易犯的一个常见错误是在尝试写入转义序列时使用正斜杠（/）而不是反斜杠（\）。这样是无效的。来看下面的代码行示例。

cout << "Four score/nAnd seven/nYears ago. /n"; // 错误!

因为程序员不小心写了 /n 而不是 \n，所以 cout 只会在屏幕上显示 /n 字符，而不是开始一个新的输出行。此代码将创建以下输出：

Four score/nAnd seven/nYears ago./n

另一个常见的错误是忘记把 \n 放在引号内。例如，以下代码将无法编译。

cout << "Good" << \n; // 错误!

cout << "Morning" << \n; //该代码不会被编译

可以通过将 \n 序列放在字符串文字中来更正代码，如下所示：

cout << "Good\n"; //这才是正确的

cout <<"Morning\n";

重要的是不要将反斜杠（\）与正斜杠（/）混淆。转义序列必须以反斜杠开头，放置在引号内，反斜杠和控制字符之间没有空格。

在字符串中键入转义序列时，需键入两个字符（反斜杠后跟另一个字符）。但是，转义序列是作为单个字符存储在存储器中的。

例如，来看下面这个字符串文字：

"One\nTwo\nThree\n"

图 2 中的示意图将该字符串分解成了单个字符，这样就可以清楚地看到每个 \n 转义序列是如何被认为只是一个字符的。

图 2 字符串分解示意图