个人编写的C++教程（不断连载中）――标准输入输出（1）

输入和输出是贯穿于任何一个程序的重要操作。通过前面小节中的例子，读者不难发现，C语言中的printf不见了，C++中取而代之的是cout。尽管printf在C++中同样有效，但是标准C++推荐使用cout。这是一个非常重要的变化。因为C++中的输入和输出是基于流的概念的。在C++程序中，数据可以从键盘流如到程序中，也可以从程序中流向屏幕或磁盘文件。这种从某个地方流向另外一个地方的一个位序列就是所谓的流。输出的过程就是从一个程序向一个设备移动数据位的过程。这个设备可能是一个显示器，一个打印机甚至是一个文件或者其它某个硬件设备。输入的过程刚好相反。输入的过程是从一个设备(例如键盘、文件、网络连接)向一个程序移动数据位的过程。

 

来看下面这段程序代码。该段程序中的第一个流数据位于程序的第9行，即文本字符串“请输入您的姓名: ”中的字符，该数据流动流动方向是从程序到一个设备（控制台）。

 

#include <string>

#include <cstdlib>

#include <iostream>

 

using namespace std;

 

void main() {

 

    cout << "请输入您的姓名: ";

 

    string name;

    cin >> name;

 

    cout << "Hello " << name;

}

 

基于输出的流操作使用操作符“<<”来表示数据是要向流写的。该行代码中使用的流是被cout对象引用的输出流，这个对象是一个流类型的对象，cout是ostream类的对象。在实现了一个流输出之后，该程序又从键盘接收了一个数据流，该数据流中储存着用户输入的本文信息。流输入操作使用操作符“>>”来指定一个变量，该变量表示程序应当将其读入的数据留存储在何处。该行代码中使用的流是被cin对象引用的输入流，这个对象也是一个流类型的对象，cin是istream类的对象。cin可以接受输入的一系列字符，并自动略过其中的空格、tab、换行符等空白符。遇到文件结束符时返回0，但并不把这个0值放到输入对象中。最后，程序将数据流输出到控制台。读者应当注意到了，在最后的一个语句中多个数据片段被放在同一个流中，在C++中，这是可行的。

 

我们可以打开并使用流来从设备中读数据抑或向设备中写数据，例如一个程序可以使用一个文件输出流向文件系统写数据，此外，通过 sockets进行的网络通信也是基于流的。但是在每个C++程序的生命周期中，有三个特殊的流是始终可用的。也就是说程序员无须显式地打开或者关闭这三个流。因为当程序开始执行时，这三个流就自动可用，这种自动加载时通过它们相应的对象来完成的。然而，程序员必须显式地打开或者关闭其它所有输入/输出流。这三个流是标准输入流、标准输出流和标准错误流。这三个标准流均有其各自特殊的用法。标准输入流从控制台中读取数据，标准输出流向控制台写数据，而标准错误流则向控制台输出错误信息。

 

程序员通过一组对象来访问标准流。对象cin和cout分别提供对于标准输入和输出流的访问，对象cerr 提供的是对于标准错误流的访问。下面这个程序说明了三种标准流的用法。

 

 

#include <string>

#include <cstdlib>

#include <iostream>

 

using namespace std;

 

void main()

{

    cout << "请输入您的姓名和年龄: ";

 

    string name;

    int age;

 

    cin >> name >> age;

 

    if (age < 0)

        cerr << "\n错误！请确认后重试。";

    else

    cout << "\n" << name << " is " << age;

}

 

C++ 程序员可以定义他们创建的类如何使用操作符“<<”和“>>”来与流进行交互。这种操作被称为重载，有关重载的话题将在本章后续内容中介绍，这里不再赘述。

 

前面已经说过cin是istream类的对象，那么cin同样具有一些方法，这些方法可以增强对于输入操作的控制，下面对cin的一些方法进行简要的介绍。先来看一段示例代码。

#include <cstdlib>

#include <iostream>

 

using namespace std;

 

void main()

{

    char buf[20];

 

    char tmp;

 

    cin.get(tmp);

 

    cout<<tmp<<endl;

 

    cout<<"请输入一段文本: \n";

 

    cin.ignore(5);

    cin.getline(buf,10);

    cout<<buf<<endl;

}

程序的运行结果如下：

0

0

请输入一段文本:

123456789123456789

567891234

 

可见cin.get()接收一个输入字符（包括空白符），并返回该字符值，特别地当它遇到文件结束符时，返回EOF（即这个文件结束符）。所以当程序接受一个输入字符‘0’时，即将其输出。而cin.ignore(int n)的作用则是忽略输入的前n个字符，所以最后输出的流是从字符‘5’开始的，注意最开始输出的字符‘0’也被计入在内。而cin.getline()则是接受输入的一行字符，且可以通过参数控制截取的字符数量。

 

再来看一个例子，注意代码中略去了头文件，头文件同上例。

void main()

{

       char p;

 

       cout<<"请输入一段文本: \n";

 

       while(cin.peek() != '\n')

              cout<<(p=cin.get());

       cout<<endl;

}

程序的运行结果如下：

 

请输入一段文本:

Hello World!

Hello World!

 

该段程序使用了peek这个方法，该方法接收一个字符，并把多余的除换行符以外的输入都显示出来。

 

read和write也是cin中比较有用的方法，为了说明它们的作用，下面同样给出了一段示例代码，注意其中略去了头文件，头文件同上例。

void main()

{

    const int SIZE = 50;

    char buf[SIZE];

 

    cout<<"请输入一段文本:\n";

    cin.read(buf,20);

    cout<<cin.gcount();

 

    cout<<"输入的文本信息是:\n";

    cout.write(buf,20);

 

    cout<<endl;

}

 

该程序的运行结果这里不再给出，请读者自己编译并运行后查看结果。通过程序的运行结果可以看出，read方法接收指定数目的字符到数组中（可读入空白符），提前结束的话输入文件结束符（Ctrl+Z）。write方法从数组中输出指定数目的字符，若这个数目大于数组长度，则输出整个数组。此外，该程序中也使用了gcount方法，它的作用是统计刚才用read读入的字符数目。

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