2.C++输入输出

基本

  • cin、cout、<<、>>
    • cin、cout都是对象。
    • <<、>>此处是流插入、提取运算符，原来是位操作运算符，7级优先级，经过重载变成现在的功能。重载运算符现在不学。
    • cout << a;实际上是表达式语句。可以使用对表达式分析的方式进行解释。
    • <<在cout对象和a变量之间进行运算。运算的值是cout对象本身。
    • cout << a,b,c;实际上是一个逗号表达式，表达式的值是c，最终只会输出a的值。
  • 缓冲区
    • cout被插入数据后，存储在缓冲区内，当满足条件（缓冲区满/endl/‘\n’/使用cout.flush();刷新）才会集中输出一次。Windows系统下对这个规则的遵守不如Linux规范。
    • cin不会被直接提取数据，输入的数据会存储在缓冲区内，当满足条件（缓冲区满/‘\n’）才会集中被提取一轮数据。
  • 输入输出设备均可以更改，称为输入/输出重定向。
  • 输出会自动判断数据类型，选择合适的方法输出。char类型会自动按照字符输出。如果想要按数字或者按字符输出，强制类型转换即可。
  • 奇技淫巧：不用强制类型转换，但是让char以整数的方式输出：cout << ch+0 << endl;运算那里的涉及整型提升。
  • cin 不能把数据提取到常量、表达式里去

cin/cout格式控制符

  • 考试会给出
控制符 作用
dec 设置整数为 10 进制
hex 设置整数为 16 进制
oct 设置整数为 8 进制
setbase(n) 设置整数为 n 进制 (n=8,10,16)
setfill© 设置填充字符，c 可以是字符常量或字符变量
setprecision(n) 设置实数的精度为 n 位。在以一般十进制形式输出时，n 代表有效数字。在以 fixed (固定小数位) 形式和 scientific (指数) 形式输出时，n 为小数位数
setw(n) 设置字段宽度为 n
setiosflags(ios::fixed) 设置浮点数以固定的小数位数显示
setiosflags(ios::scientific) 设置浮点数以科学计数法（即指数形式）显示
setiosflags(ios::left) 输出数据左对齐
setiosflags(ios::right) 输出数据右对齐
setiosflags(ios::skipws) 忽略前导的空格
setiosflags(ios::uppercase) 在以科学计数法输出 E 和十六进制输出字母 X 时，以大写表示
setiosflags(ios::showpos) 输出正数时，给出 “+” 号
resetiosflags(*) 终止已设置的输出格式状态，括号内为具体内容 (本处用 * 替代)

cin

  • cin的输入终止条件是回车、空格、非法输入。
  • cin的读值遵循“合理且最长原则”，或者可以描述为“贪心”。先把可以读的读到，然后才去看对不对。这个原则和之前字符常量8进制转义的读取逻辑是很像的。详细规则见下方cin读入规则。
  • 读数值的时候，如果直接上非法字符或数值超过目标变量的上下限，那么实际的读入量将会不可信，此时讨论这个读入的东西没有意义，不同编译器都不一样。此时cin.good()为0.
  • 要判断读入的值可不可信，可以使用cin.good()或者cin.fail()，按照字面意思，大部分情况下是互斥的。会有少部分情况出现矛盾。（查阅得知这个东西是用于检查当前输入流是否正常，所以能拿来检查输入正不正常。）
  • 一旦cin.good()变成0,后面所有的cin读入都不会成功执行。
  • 无符号错误规律和有符号不一样，有符号的超出范围就会good变0,而无符号整数输入绝对值超范围才会good变0.负数但绝对值没抄是当作正常操作的。有符号的整数这里和赋值超范围的规则是不一样的。有符号赋值超范围只是会警告截断。但这里直接让输入流异常。
  • cin永远无法读取空格、换行，因为把这些当作分隔符。
  • cin读取浮点数的时候，输入".3"可以用于代表"0.3"。
  • cin读取字符的时候，只能读图形字符，不能输入换行，不能输入空格。转义符方式无法输入控制字符。‘ " \ 都当单字符。
  • cin不能跟endl。
  • cin读东西，如果缓冲区没读完，就继续读缓冲区里的东西。
  • ctrl+c表示程序结束，这也会导致cin.good()变成0，之后发生的事都不可信
  • ctrl+z表示输入结束，这也会导致cin.good()变成0，之后cin后变量的数据都不可信
  • cin进bool，可以输0和1,不能输true false，不能输除了0和1以外的任何数字，否则都会cin.good()变0.
  • cin连续输入多个int时，碰到非法字符，下一个是0，再下面才是随机值
  • cin >>str；不能读有空格的字符串，输入多个的时候，空格是分隔符，与scanf不一样的是，超出长度不会报错，会截取能保证数组尾部有尾0的部分，比scanf安全，最后没有换行符。

cin读入规则

  • cin读数据的流程：
    1. 按照合理且最长原则的某一条规则读取一次数据。
    2. 读取到非法的东西，或者到空格和换行了，结束本次读取，开始将读好的东西转成目标形式：
      1. 能够成功转换（类型不同，只要是读入的东西占用内存小于等于目标类型，都是可以成功的）：成功完成本次输入。
      2. 转换失败（没有读到东西，读入的东西占用内存小于等于目标类型）：good()置0.
  • 大的数据读进小的空间，会出现越界写的危险行为，所以不可以。
第一个字符 后续字符
整型 +、-、数码 数码
浮点型 +、-、数码、小数点 数码、第一次出现的小数点、第一次出现的e
字符 一个非空格非回车的字符 /
字符串 待后续补充 待后续补充

此外的都是非法情况。如果读到了非法的字符，数据是不会从缓冲区拿出来的，非法字符还在那里面。
提示：浮点的情况，读到.3,得值0.3

  • 读到无符号整数的时候，由于使用的规则不区分有没有符号，所以负数是合法的，然后如果和目标类型又是兼容的，那可以读进来，并发生自然而然的类型转换（二进制没变）。这时good()是1.对cin来说这属于可信范畴。

cin读一些整数

  • signed整数，以short（-32768~32767）为例：
    • 输入在[-32768,32767]内的数字，都正常
    • 输入小于-32768大于32767的，会置错误标记。
  • unsigned整数，以unsigned short (0~65535)为例：
    • 输入在[-65536,65535]内的数字，都不会触发错误标记，其中的负数，是低位截断了
    • 输入小于-65536大于65535的，会置错误标记。

cin格式化

  • hex/oct/dec/setbase(n)可按照对应的进制输入数据。
  • setiosflags(ios::skipws)忽略前导空格
    • "忽略前导空格"的意思，把数据间的空格忽略，作为分割符
    • 这个东西默认有效的，即不设置也生效，是不需要手动setiosflags的
    • 想取消"忽略前导空格"的设置，把空格作为输入数据，应使用cin.unsetf(ios::skipws);此时空格不作为分隔符，而是做为输入数据（如果输入整数遇到空格会当作非法字符，直接置异常标记）

cin部分成员函数

  • cin.get()
       功能：从输入流中读一个字符并返回该字符，可获取’ ‘和’\n’
  • cin.get(字符变量)
       功能：同上，从输入流中读一个字符给字符变量，返回cin(流对象自身)
  • cin.get(字符数组，字符个数n，中止字符)
       功能：从输入流中读n-1个字符，若遇到中止字符，则提前结束，返回cin(流对象自身)
       不写中止字符也不会输进来’\n’
       某种程度上这个n代表最后这个字符串被写入n个字符，包含了最后的尾零。

  • cin.getline(字符数组，字符个数n，中止字符)
       功能：同三个参数的cin.get()
  • cin.eof()
       功能：判断是否遇到了文件结束符EOF，返回逻辑值 (遇到EOF为真)
       EOF（End Of File）是宏定义
  • cin.peek()
      功能：返回输入流中的下一个字符(不提取)(遇见文件结束符则返回EOF)
  • cin.putback(字符变量/字符常量)
      功能：将字符变量/常量插入到输入流的头部
  • cin.ignore(字符个数n，中止字符)
      功能：跳过n个字符，或遇到中止字符时提前结束。这个中止字符也会被跳过。

cout

  • 使用格式化输出要用iomanip头文件
  • setiosflags(ios::left/right)调整左右对齐。setiosflags(ios::fixed/scientific)调整输出是小数还是科学记数法。这两个在转变前一定要resetiosflags(xx)一下，否则会坏掉。
  • 为什么要求C++里必须用cout而不能用printf：用printf那个OI对速度的追求。但在实际的工程里面，printf没有安全检查，cout在后面可以重载。在工程的应用里printf没法和cout打。
  • 实际上，输出这个行为非常非常的慢，程序运行的大部分时间都花在输入输出，普通的这种纯计算对CPU来说是很快的。
  • cout输出字符数组的时候，如果没有尾零会继续越界

cout格式化

  • 想要让 cout 的输出按照不同的进制，可以使用前导进制转换 cout << [jinzhi] << ...，其中，hex是16,dec是10,oct是8.这个不需要iomanip。这种输出只会输出最基本的数字表示，不会带 0x 之类的标记。
  • 2 进制没有直接的输出方法。
  • hex/oct/dec在使用以后，是对之后输出的所有整数生效，对浮点数不生效。
  • setbase(n)
    • 允许的合法值有8,10,16
    • 当出现非法值时，处理方法是忽略输入值，以默认的10进制输出
    • 对后面的所有整数有效，直到用另一个setbase去改变为止
  • setiosflags(ios::uppercase)
    • 用来在16进制形式的输出中，让a~f的字母改用大写的形式，不会改变其他字符输出的小写字母
    • 对后面的所有数据有效
    • 恢复小写,具体的做法是输出前进行格式控制:resetiosflags(ios::uppercase)进行重置
  • setiosflags(ios::showpos)
    • 用于设置数字显示符号。无论这个东西设不设置，负数都会显示负号，所以相当于就是在调整正数显不显示正号。
    • 对后面的所有整数（无论进制）和浮点数都生效
    • 取消,具体的做法是输出前用resetiosflags(ios::showpos)重置
  • setprecision(n)
    • 设置浮点数输出的有效位数/小数点后位数
    • 对后面的所有浮点数生效
    • 单独使用，指定的输出位数是有效位数
    • 如果显示精度到达得到规定精度，就正常输出10进制整数（进制标记不影响他），如果精度不能到达个位，则按照科学记数法（1.23e+05这种）输出。
    • 如果在保留有效位数的过程中有效位数以内的末尾出现了0，则都忽略掉，不输出0.
  • setiosflags(ios::fixed)
    • 对后面的所有浮点数生效
    • ios::fixed，指定的输出位数是小数点后位数
    • 不采用科学记数法，直接输出小数，设置保留多少位小数则输出多少位小数，尾0不忽略也输出。
  • setiosflags(ios::scientific)
    • 对后面的所有浮点数生效
    • 指定的输出位数是尾数的小数点后位数
    • 使用科学计数法输出，保留的是尾数的小数点后位数，且不忽略尾0
  • 上面两个标志原则上是互斥的，标准规定，同时使用ios::scientific 和 ios::fixed 会被解释为十六进制浮点格式（0x1.abcdefp+04这种）
  • setw(n)
    • setw()的意义就是，输出后面这个东西，无论长度是什么，一定要占满多少位，不够用填充字符填充，默认空格
    • setw指定的宽度，是总宽度（对于实型数据，包含小数点），当总宽度n大于数据宽度时，显示规律为在数据前面/后面补足用于填充的字符到总长达到设定总宽度为止；当总宽度n小于数据宽度时，显示规律为按照原样数据宽度输出
    • 对后面的仅一个数据有效
  • setfill(c)
    • 设置用于补足填充的字符
    • 对后面的所有数据有效
  • setiosflags(ios::left)
    • 设置数据左对齐，在右边补齐填充符号
    • 不设置，默认是右对齐
  • 同时使用ios::left/ios::right，右对齐优先级高
  • boolalpha可以让输出布尔值的时候不是输出0/1,而是true/false

cout部分成员函数

  • cout.put(字符常量/字符变量)
     功能：向标准输出设备输出一个字符
  • cout.write(字符串常量/变量，输出长度)
     功能：向标准输出设备输出n个字符（如果n超过串长，则输出串长）
  • 下面这些和之前cout格式化那里的一样的
  • cout.setf(控制标记)
      功能：设置指定的控制标记(常用控制标记就是之前那些ios::下的东西)(setiosflags())
  • cout.unsetf(控制标记)
      功能：清除指定的控制标记(resetiosflags())
  • cout.width(宽度)
      功能：设置指定的输出宽度（setw(n)）
  • cout.fill(字符常量/字符变量)
      功能：设置填充字节（setfill(c)）
  • cout.precision(精度)
      功能：设置浮点数的输出精度（setprecision(n)）

输入错误处理

  • 这里面包含了c的输入输出。但是不可能拆开，就放在C++这里了

基本原则

基本范式：

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while(1){
	//提示并输入x
	if (输入错误){
		清除错误标记
		清空缓冲区
	}
	else if (值在要求的合理范围内)
		break;
}

一些原则：
多选择少输入：用户的行为都是不可控的，尽量让用户选择你给定的值，而不要让用户输入。
多个输入值，一个值cin一次，cin.fail()则清空缓冲区，否则不清空。（剩余字符留在缓冲区等下一轮处理，所以如果输入"123abc"，会发现程序进行了两次输入的行为，这是对的。）
除非有规定要一次处理多个输入，那就按具体规定来。

cin判断输入错误

cin本身在输入错误的时候会返回一个false值，也可以用来判断输入错误

cin.good()

反映输入完成后能否进行下一次读取。

cin.fail()

反映本次输入是否错误。

可能出现同为0的情况，不会出现同为1的情况。
同为0的情况：输入文件的末尾没有换行

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2
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不推荐使用cin.good()进行判断，推荐使用cin.fail()，这是一个仅专注于数据本身输入是否正确的判据

cin清除错误标记

cin.clear()

把异常标记全都清除，恢复正常状态
上面这些cin.good()、cin.fail()都会回到正确的情况下去
一定要先clear再ignore！！！！

cin清除缓冲区

cin.ignore(n, ch)

清理缓冲区，最大清空n个字符，一直遇到ch字符为止。ch一般填’\n’。
这里写一个随便想出来的大数显然是不合适的。目前最好的方法是#include <climits>（C++）或#include <limits.h>（C++/C），填INT_MAX(就是2147483647)进去。
在这个地方填其他的：
填cin.rdbuf() -> in_avail()
释义：查询输入流缓冲区中可立即读取的字符数
能不能用：不可以用，MSVC可以过，gcc不能用

填numeric_limits<streamsize>::max
释义：用于获取 streamsize 类型的最大值（不是输入流缓冲区容纳字符数上限，而是一个逻辑上的上限，非常非常大，在我这里是9223372036854775807）
能不能用：可以用，有限制，当你在Visual Studio下#include <Windows.h>的时候会和那个库里的一个max冲突。如果要在这个情况下强行共存，可以定义一个宏#define NOMINMAX。但这样一个代码就不适用多个编译器，不好。

getchar()循环

C++能用这个，但是还是ignore成员函数更好。
见下面的scanf清除缓冲区

cin输入错误示例

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while(1){
	cout << "请输入xxx:";
	cin >> x;
	if(cin.fail()){
		cin.clear();
		cin.ignore(INT_MAX, '\n');
	}
	else if (x >= 0 && x <= 100)
		break;
}

scanf判断输入错误

没有状态位，对于输入超限这种情况没有处理能力！

核心方法：看scanf函数返回值是不是等于输入数据的个数。
把输入x和判读输入错误合到一起：

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if(scanf("%d", &a) == 0){
	……
}

scanf不需要清除错误标记，因为没有错误标记

scanf清除缓冲区

getchar()循环

直接用这个

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while(getchar()!='\n')
	;

这一种也可以：

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2
while((ch = getchar())!='\n' && ch != EOF)
	;

其他方案：

scanf("%*[^\n]")

释义：读取字符并丢弃，直到’\n’。这个*是丢弃的意思，中括号是一个匹配表达式，^是取反的意思，代表匹配不是’\n’的字符。
能不能用：可以

setbuf(stdin, NULL)

释义：关闭输入缓冲区。
可不可以用：错误的东西，不能用

rewind(stdin)

释义：将缓冲区光标移到开头，重新开始写，覆盖之前的内容。
可不可以用：不推荐。在目前的情况下没什么问题，但是到linux上会不支持。

scanf输入错误处理示例

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while(1){
	printf("请输入xxx:");
	if(scanf("%d", &x) == 0){
		while(getchar()!='\n')
			;
	}
	else if (x >= 0 && x <= 100)
		break;
}