C++语言教程

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C++ 基本的输入输出 ​

C++ 提供了多种输入输出方式，最常用的是std::cin和std::cout，它们定义在<iostream>头文件中。

1. 标准输出流 ​

1.1 std::cout ​

std::cout是标准输出流，用于向屏幕输出数据。

示例 ​

cpp
#include <iostream>

int main() {
    std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
    std::cout << "C++ Programming" << std::endl;
    
    return 0;
}

1.2 输出多个值 ​

cpp
#include <iostream>

int main() {
    int age = 20;
    std::string name = "张三";
    
    std::cout << "姓名: " << name << ", 年龄: " << age << std::endl;
    
    return 0;
}

1.3 换行 ​

cpp
#include <iostream>

int main() {
    // 使用 std::endl
    std::cout << "Hello" << std::endl;
    std::cout << "World" << std::endl;
    
    // 使用 \n
    std::cout << "Hello\n";
    std::cout << "World\n";
    
    return 0;
}

1.4 格式化输出 ​

1.4.1 设置精度 ​

cpp
#include <iostream>
#include <iomanip>

int main() {
    double pi = 3.141592653589793;
    
    std::cout << "默认精度: " << pi << std::endl;
    std::cout << "精度为 5: " << std::setprecision(5) << pi << std::endl;
    std::cout << "精度为 10: " << std::setprecision(10) << pi << std::endl;
    std::cout << "固定小数点，精度为 5: " << std::fixed << std::setprecision(5) << pi << std::endl;
    
    return 0;
}

1.4.2 设置宽度 ​

cpp
#include <iostream>
#include <iomanip>

int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    int c = 30;
    
    std::cout << "默认宽度:" << std::endl;
    std::cout << a << " " << b << " " << c << std::endl;
    
    std::cout << "宽度为 10:" << std::endl;
    std::cout << std::setw(10) << a << std::setw(10) << b << std::setw(10) << c << std::endl;
    
    return 0;
}

1.4.3 设置填充字符 ​

cpp
#include <iostream>
#include <iomanip>

int main() {
    int a = 10;
    
    std::cout << "默认填充:" << std::setw(10) << a << std::endl;
    std::cout << "填充为 *:" << std::setw(10) << std::setfill('*') << a << std::endl;
    
    return 0;
}

1.4.4 设置对齐方式 ​

cpp
#include <iostream>
#include <iomanip>

int main() {
    int a = 10;
    
    std::cout << "默认对齐（右对齐）:" << std::setw(10) << a << std::endl;
    std::cout << "左对齐:" << std::setw(10) << std::left << a << std::endl;
    std::cout << "右对齐:" << std::setw(10) << std::right << a << std::endl;
    
    return 0;
}

2. 标准输入流 ​

2.1 std::cin ​

std::cin是标准输入流，用于从键盘输入数据。

示例 ​

cpp
#include <iostream>

int main() {
    int age;
    
    std::cout << "请输入你的年龄: ";
    std::cin >> age;
    std::cout << "你的年龄是: " << age << std::endl;
    
    return 0;
}

2.2 输入多个值 ​

cpp
#include <iostream>

int main() {
    int age;
    std::string name;
    
    std::cout << "请输入你的姓名和年龄: ";
    std::cin >> name >> age;
    std::cout << "姓名: " << name << ", 年龄: " << age << std::endl;
    
    return 0;
}

2.3 输入字符串 ​

cpp
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string name;
    
    std::cout << "请输入你的名字: ";
    std::cin >> name;  // 遇到空格停止
    std::cout << "名字: " << name << std::endl;
    
    return 0;
}

2.4 输入整行 ​

cpp
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string full_name;
    
    std::cout << "请输入你的全名: ";
    std::getline(std::cin, full_name);
    std::cout << "全名: " << full_name << std::endl;
    
    return 0;
}

2.5 输入字符 ​

cpp
#include <iostream>

int main() {
    char ch;
    
    std::cout << "请输入一个字符: ";
    std::cin >> ch;
    std::cout << "你输入的字符是: " << ch << std::endl;
    
    return 0;
}

3. 输入输出错误处理 ​

3.1 检查输入是否成功 ​

cpp
#include <iostream>

int main() {
    int age;
    
    std::cout << "请输入你的年龄: ";
    std::cin >> age;
    
    if (std::cin.fail()) {
        std::cout << "输入错误！" << std::endl;
        std::cin.clear();
        std::cin.ignore(1000, '\n');
    } else {
        std::cout << "你的年龄是: " << age << std::endl;
    }
    
    return 0;
}

3.2 清除错误状态 ​

cpp
#include <iostream>

int main() {
    int age;
    
    std::cout << "请输入你的年龄: ";
    while (!(std::cin >> age)) {
        std::cout << "输入错误，请重新输入: ";
        std::cin.clear();
        std::cin.ignore(1000, '\n');
    }
    
    std::cout << "你的年龄是: " << age << std::endl;
    
    return 0;
}

4. 其他输入输出函数 ​

4.1 std::cerr ​

std::cerr是标准错误流，用于输出错误信息。

cpp
#include <iostream>

int main() {
    std::cerr << "这是一个错误信息" << std::endl;
    
    return 0;
}

4.2 std::clog ​

std::clog是标准日志流，用于输出日志信息。

cpp
#include <iostream>

int main() {
    std::clog << "这是一个日志信息" << std::endl;
    
    return 0;
}

4.3 printf 和 scanf ​

C++ 也支持 C 风格的输入输出函数。

cpp
#include <cstdio>

int main() {
    // printf
    printf("Hello, World!\n");
    
    // 格式化输出
    int age = 20;
    printf("年龄: %d\n", age);
    
    // scanf
    int input;
    printf("请输入一个数字: ");
    scanf("%d", &input);
    printf("你输入的数字是: %d\n", input);
    
    return 0;
}

5. 文件输入输出 ​

5.1 写入文件 ​

cpp
#include <iostream>
#include <fstream>

int main() {
    std::ofstream outfile("output.txt");
    
    if (outfile.is_open()) {
        outfile << "Hello, World!" << std::endl;
        outfile << "C++ Programming" << std::endl;
        outfile.close();
        std::cout << "文件写入成功" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "无法打开文件" << std::endl;
    }
    
    return 0;
}

5.2 读取文件 ​

cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>

int main() {
    std::ifstream infile("output.txt");
    
    if (infile.is_open()) {
        std::string line;
        while (std::getline(infile, line)) {
            std::cout << line << std::endl;
        }
        infile.close();
    } else {
        std::cout << "无法打开文件" << std::endl;
    }
    
    return 0;
}

6. 示例：综合运用 ​

现在，让我们看一个综合运用各种输入输出操作的例子：

cpp
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <string>
#include <fstream>

int main() {
    // 标准输出流
    std::cout << "标准输出流:" << std::endl;
    std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
    std::cout << std::endl;
    
    // 输出多个值
    std::cout << "输出多个值:" << std::endl;
    int age = 20;
    std::string name = "张三";
    std::cout << "姓名: " << name << ", 年龄: " << age << std::endl;
    std::cout << std::endl;
    
    // 格式化输出
    std::cout << "格式化输出:" << std::endl;
    double pi = 3.141592653589793;
    std::cout << "固定小数点，精度为 5: " << std::fixed << std::setprecision(5) << pi << std::endl;
    std::cout << std::endl;
    
    // 标准输入流
    std::cout << "标准输入流:" << std::endl;
    int input_age;
    std::cout << "请输入你的年龄: ";
    std::cin >> input_age;
    std::cout << "你的年龄是: " << input_age << std::endl;
    std::cin.ignore();  // 清除缓冲区
    std::cout << std::endl;
    
    // 输入整行
    std::cout << "输入整行:" << std::endl;
    std::string full_name;
    std::cout << "请输入你的全名: ";
    std::getline(std::cin, full_name);
    std::cout << "全名: " << full_name << std::endl;
    std::cout << std::endl;
    
    // 输入输出错误处理
    std::cout << "输入输出错误处理:" << std::endl;
    int number;
    std::cout << "请输入一个数字: ";
    while (!(std::cin >> number)) {
        std::cout << "输入错误，请重新输入: ";
        std::cin.clear();
        std::cin.ignore(1000, '\n');
    }
    std::cout << "你输入的数字是: " << number << std::endl;
    std::cout << std::endl;
    
    // 标准错误流
    std::cerr << "标准错误流:" << std::endl;
    std::cerr << "这是一个错误信息" << std::endl;
    std::cout << std::endl;
    
    // 标准日志流
    std::clog << "标准日志流:" << std::endl;
    std::clog << "这是一个日志信息" << std::endl;
    std::cout << std::endl;
    
    // 文件输入输出
    std::cout << "文件输入输出:" << std::endl;
    std::ofstream outfile("output.txt");
    if (outfile.is_open()) {
        outfile << "Hello, World!" << std::endl;
        outfile << "C++ Programming" << std::endl;
        outfile.close();
        std::cout << "文件写入成功" << std::endl;
    }
    
    std::ifstream infile("output.txt");
    if (infile.is_open()) {
        std::string line;
        std::cout << "文件内容:" << std::endl;
        while (std::getline(infile, line)) {
            std::cout << line << std::endl;
        }
        infile.close();
    }
    
    return 0;
}

小结 ​

C++ 基本的输入输出包括：

  1. 标准输出流：

    • std::cout：标准输出流
    • 输出多个值
    • 换行：std::endl或\n

  2. 格式化输出：

    • 设置精度：std::setprecision()
    • 设置宽度：std::setw()
    • 设置填充字符：std::setfill()
    • 设置对齐方式：std::left、std::right

  3. 标准输入流：

    • std::cin：标准输入流
    • 输入多个值
    • 输入字符串：std::cin >> name
    • 输入整行：std::getline(std::cin, full_name)

  4. 输入输出错误处理：

    • 检查输入是否成功：std::cin.fail()
    • 清除错误状态：std::cin.clear()
    • 忽略输入：std::cin.ignore()

  5. 其他输入输出函数：

    • std::cerr：标准错误流
    • std::clog：标准日志流
    • printf和scanf：C 风格的输入输出函数

  6. 文件输入输出：

    • 写入文件：std::ofstream
    • 读取文件：std::ifstream

关键概念：

  • 标准输出流：std::cout
  • 标准输入流：std::cin
  • 格式化输出：设置精度、宽度、填充字符、对齐方式
  • 输入输出错误处理：检查输入是否成功，清除错误状态

掌握基本的输入输出是编写 C++ 程序的基础，在后续章节中，我们将学习 C++ 的结构体。

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