C++ 基本输入/输出

C++ 标准库提供了丰富的输入/输出功能，我们将在后续章节中介绍。本章将讨论 C++ 编程所需的最基本和最常见的 I/O 操作。

C++ I/O 以流(字节序列)的形式进行。如果字节从键盘、磁盘驱动器或网络连接等设备流向主存，这称为输入操作;如果字节从主存流向显示屏、打印机、磁盘驱动器或网络连接等设备，这称为输出操作。

I/O 库头文件

以下头文件对 C++ 程序很重要 -

标准输出流 (cout)

预定义对象 cout 是 ostream 类的一个实例。cout 对象被称为"连接到"标准输出设备，通常是显示屏。cout 与流插入运算符结合使用，该运算符写为 <<，即两个小于号，如下例所示。

示例

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
int main() {
   char str[] = "Hello C++";
 
   cout << "Value of str is : " << str << endl;
}

当编译并执行上述代码时，它会产生以下结果 -

Value of str is : Hello C++

C++ 编译器还会确定要输出变量的数据类型，并选择合适的流插入运算符来显示值。<< 运算符可重载，用于输出内置类型(整数、浮点数、双精度数、字符串和指针值)的数据项。

插入运算符 << 可以在单个语句中多次使用，如上所示，endl 用于在行尾添加换行符。

标准输入流 (cin)

预定义对象 cin 是 istream 类的一个实例。cin 对象连接到标准输入设备，通常是键盘。cin 与流提取运算符结合使用，后者写作 >>，即两个大于号，如下例所示。

示例

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
int main() {
   char name[50];
 
   cout << "Please enter your name: ";
   cin >> name;
   cout << "Your name is: " << name << endl;
 
}

当上述代码编译并执行时，它会提示您输入一个名称。您输入一个值，然后按回车键，即可看到以下结果:

Please enter your name: cplusplus
Your name is: cplusplus

C++ 编译器还会判断输入值的数据类型，并选择合适的流提取运算符来提取该值并将其存储在给定的变量中。

流提取运算符 >> 可以在单个语句中多次使用。要请求多个数据，可以使用以下命令:

cin >> name >> age;

这等同于以下两个语句:

cin >> name;
cin >> age;

标准错误流 (cerr)

预定义对象 cerr 是 ostream 类的一个实例。 cerr 对象据说被附加到标准错误设备，该设备也是一个显示屏，但 cerr 对象没有缓冲，每次向 cerr 插入流都会立即显示其输出。

cerr 也可以与流插入运算符结合使用，如下例所示。

示例

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
int main() {
   char str[] = "Unable to read....";
 
   cerr << "Error message : " << str << endl;
}

当编译并执行上述代码时，它会产生以下结果 -

Error message : Unable to read....

标准日志流 (clog)

预定义对象 clog 是 ostream 类的一个实例。clog 对象被附加到标准错误设备，该设备也是一个显示屏，但 clog 对象是缓冲的。这意味着每次向 clog 插入数据都会导致其输出被保留在缓冲区中，直到缓冲区填满或缓冲区刷新为止。

clog 也可以与流插入运算符结合使用，如下例所示。

示例

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
int main() {
   char str[] = "Unable to read....";
 
   clog << "Error message : " << str << endl;
}

当编译并执行上述代码时，它会产生以下结果 -

Error message : Unable to read....

通过这些小例子，您可能无法看出 cout、cerr 和 clog 之间的区别，但在编写和执行大型程序时，这种区别就显而易见了。因此，建议使用 cerr 流显示错误消息，而显示其他日志消息时则应使用 clog。

使用 bit/stdc++ 进行输入/输出

bits/stdc++.h 是 C++ 中的非标准头文件，因为它不属于官方 C++ 标准库。相反，它是一个 GCC 特定的头文件，包含了 C++ 中的大多数标准库。您也可以使用 bit/stdc++.h 进行输入和输出，而无需使用其他库。

示例

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main() {
  int number;
  string name;

  // #include <iostream>
  // #include <string>
  cout << "Welcome to TutorialsPoint!" << endl;

  // 输入用户姓名和号码
  cout << "Please enter your name: ";
  cin >> name;
  cout << "Please enter a number: ";
  cin >> number;
  cout << "Hello," << name << " You entered " << number << endl;

  // 演示一些 STL 特性
  // #include <vector>
  vector<int> numbers;
  cout << "Enter 4 numbers: ";

  for (int i = 0; i < 4; ++i) {
    int temp;
    cin >> temp;
    numbers.push_back(temp);
  }
  cout << "You entered the following numbers: ";
  for (int num : numbers) {
    cout << num << " ";
  }
  cout << endl;

  // 排序并显示数字
  // #include <algorithm>
  sort(numbers.begin(), numbers.end());
  cout << "Sorted numbers: ";
  for (int num : numbers) {
    cout << num << " ";
  }
  cout << endl;

  return 0;
}

当编译并执行上述代码时，它会产生以下结果 -

Welcome to TutorialsPoint!
Please enter your name: Aman
Please enter a number: 2006
Hello, Aman You 2006
Enter 4 numbers: 2
0
0
6
You entered the following numbers: 2 0 0 6 
Sorted numbers: 0 0 2 6

因此，我们无需使用诸如

• #include <iostream>
• #include <string>
• #include <vector>
• #include <algorithm>

我们直接使用了 <bits/stdc++.h> ，因为它包含了输入/输出操作、字符串处理、动态数组和算法所需的所有标准库，从而简化了代码，使其更简洁、更方便。它尤其适用于竞技编程。