2.5　数据输入与输出

在用户与计算机进行交互的过程中，数据输入与输出是必不可少的操作过程。计算机需要通过输入获取用户的操作指令，并通过输出显示操作结果。本节将介绍数据输入与输出的相关内容。

2.5.1　控制台屏幕

在NT内核的Windows操作系统中为保留DOS系统的风格，提供了控制台程序，单击系统的“开始”→“运行”命令，运行cmd.exe程序，可以启动控制台。在控制台中可以运行DIR、CD、DELETE等DOS系统中的文件操作命令，也可以启动Windows程序。控制台屏幕如图2.7所示。

使用Visual C++ 6.0创建的控制台程序都将运算结果输出到如图2.7所示的控制台屏幕上，它是程序显示输出结果的地方。

图2.7　控制台屏幕

2.5.2　C++语言中的流

在C++语言中，数据的输入和输出发生在标准输入／输出设备（键盘、显示器）、外部存储介质（磁盘）和内存的存储空间。对标准输入／输出设备的输入／输出简称标准I/O，对在外存磁盘上文件的输入／输出简称文件I/O，对内存中指定的字符串存储空间的输入／输出简称串I/O。

C++语言中把数据之间的传输操作称为流。C++中的流既可以表示数据从内存传送到某个载体或设备中，即输出流；也可以表示数据从某个载体或设备传送到内存缓冲区变量中，即输入流。C++中所有流都是相同的，但文件可以不同（文件流参见第16章）。使用流以后，程序用流统一对各种计算机设备和文件进行操作，使程序与设备、文件无关，从而提高了程序设计的通用性和灵活性。

C++语言定义了I/O类库供用户使用，标准I/O操作有4个类对象，分别是cin、cout、cerr和clog。其中cin代表标准输入设备键盘，也称cin流或标准输入流。cout代表标准输出显示器，也称cout流或标准输出流，当进行键盘输入操作时使用cin流，当进行显示器输出操作时使用cout流，当进行错误信息输出操作时使用cerr流或clog流。

C++的流通过重载运算符“<<”和“>>”执行输入和输出操作。输出操作是向流中插入一个字符序列，因此，在流操作中，将左移运算符“<<”称为插入运算符。输入操作是从流中提取一个字符序列，因此，将右移运算符“>>”称为提取运算符。

1．cout语句的一般格式

     cout<<表达式1<<表达式2<<…<<表达式n;

cout代表显示器，执行cout << x操作就相当于把x的值输出到显示器。

先把x的值输出到显示器屏幕上，在当前屏幕光标位置显示出来，然后cout流恢复到等待输出的状态，以便继续通过插入操作符输出下一个值。当使用插入操作符向一个流输出一个值后，再输出下一个值时将被放在上一个值的后面，所以为了让流中前后两个值分开，可以在输出一个值后接着输出一个空格，或一个换行符，或其他需要的字符或字符串。

一个cout语句可以分写成若干行，例如：

     cout<< "Hello World!" <<endl;

可以写成：

也可写成多个cout语句：

以上3种情况的输出均正确。

2．cin语句的一般格式

     cin>>变量1>>变量2>>…>>变量n;

cin代表键盘，执行cin>>x操作就相当于把键盘输入的数据赋值给变量。

当从键盘上输入数据时，只有当输入完数据并按下Enter键后，系统才把该行数据存入键盘缓冲区，供cin流顺序读取给变量。另外，从键盘上输入的每个数据之间必须用空格或Enter键分开，因为cin为一个变量读入数据时是以空格或Enter键作为其结束标志的。

当cin>>x操作中的x为字符指针类型时，则要求从键盘的输入中读取一个字符串，并把它赋值给x指向的存储空间，若x没有事先指向一个允许写入信息的存储空间，则无法完成输入操作。另外，从键盘上输入的字符串，其两边不能带有双引号定界符，若有则只作为双引号字符看待。对于输入的字符也是如此，不能带有单引号定界符。

cin相当于C库函数中的scanf，作用是将用户的输入赋值给变量。例如，下面的代码可将用户输入的数打印出来。

【实例2.3】　默写王之涣的《登鹳雀楼》。（实例位置：资源包\TM\sl\2\3）

使用cout向控制台输出唐朝诗人王之涣的《登鹳雀楼》，具体代码如下：

运行程序，将向控制台屏幕输出诗句，效果如图2.8所示。其中，endl用于向流的末尾部位加入换行符。

2.5.3　流操作的控制

图2.8　向控制台屏幕输出诗句

在头文件iomanip.h中定义了一些控制流输出格式的函数，默认情况下整型数按十进制形式输出，也可以通过hex将其设置为十六进制输出。

（1）long setf（long f）；　根据参数f设置相应的格式标志，返回此前的设置。该参数f对应的实参为无名枚举类型中的枚举常量（又称格式化常量），可以同时使用一个或多个常量，每两个常量之间要用按位或操作符连接。如需要左对齐输出，并使数值中的字母大写，则调用该函数的实参为ios::left|ios::uppercase。

（2）long unsetf（long f）；　根据参数f清除相应的格式标志，返回此前的设置。如果要清除此前的左对齐输出设置，恢复默认的右对齐输出设置，则调用该函数的实参为ios::left。

（3）int width（）；　返回当前的输出域宽。若返回数值为0，则表明没有为刚才输出的数值设置输出域宽。输出域宽是指输出的值在流中占有的字节数。

（4）int width（int w）；　设置下一个数据值的输出域宽为w，返回为输出上一个数据值规定的域宽，若无规定则返回0。注意，此设置不是一直有效，而只是对下一个输出数据有效。

（5）setiosflags（long f）；　设置f对应的格式标志，功能与setf（long f）成员函数相同，当然，在输出该操作符后返回的是一个输出流。如果采用标准输出流cout输出，则返回cout。输出每个操作符后都是如此，即返回输出它的流，以便向流中继续插入下一个数据。

（6）resetiosflags（long f）；　清除f对应的格式标志，功能与unsetf（long f）成员函数相同。输出后返回一个流。

（7）setfill（char c）；　设置填充字符的ASCII码为c的字符。

（8）setprecision（int n）；　设置浮点数的输出精度为n。

（9）setw（int w）；　设置下一个数据的输出域宽为w。

数据输入／输出的格式控制还有更简便的形式，就是使用头文件iomainip.h中提供的操作符。使用这些操作符不需要调用成员函数，只要把它们作为插入操作符“<<”的输出对象即可。

　dec：转换为按十进制输出整数，是默认的输出格式。

　oct：转换为按八进制输出整数。

　hex：转换为按十六进制输出整数。

　ws：从输出流中读取空白字符。

　endl：输出换行符\n并刷新流。

　ends：输出一个空字符\0。

　flush：只刷新一个输出流。

【实例2.4】　控制打印格式。（实例位置：资源包\TM\sl\2\4）

本实例中，定义一个双精度类型的变量并赋值，利用各种格式打印数据，具体代码如下：

程序运行结果如图2.9所示。

【实例2.5】　变幻莫测的整数。（实例位置：资源包\TM\sl\2\5）

本实例中，定义一个整数变量并赋值，利用不同形式输出整型，具体代码如下：

程序运行结果如图2.10所示。

图2.9　控制打印格式

图2.10　整数输出

【实例2.6】　十六进制与十进制转换。（实例位置：资源包\TM\sl\2\6）

本实例中，定义两个整型变量，其中一个变量赋值为十六进制，另一个变量赋值为十进制。利用cout输出第一个变量十进制、十六进制，用cout输出第二个变量小写十六进制和大写十六进制。具体代码如下：

程序运行结果如图2.11所示。

【实例2.7】　控制输出精确度。（实例位置：资源包\TM\sl\2\7）

本实例中，定义一个整型变量并赋值，定义一个双精度变量并赋值，利用cout输出这两个不同精度的格式，具体代码如下：

程序运行结果如图2.12所示。

图2.11　输出十进制和十六进制

图2.12　控制输出精确度

【实例2.8】　千变万化的小数。（实例位置：资源包\TM\sl\2\8）

本实例中，定义两个单精度类型，用cout输出不同长度的小数，具体代码如下：

程序运行结果如图2.13所示。

C++语言中还保留着C语言的输出函数printf，使用printf可以将任意数量、类型的数据输出到屏幕中。printf函数的声明形式如下：

     printf("[控制格式]... [控制格式]...",数值列表);

printf是变参函数，数值列表中可以有多个数值，数值的个数不是确定的，每个数值之间用逗号运算符隔开；控制格式表示数值以哪种格式输出，控制格式的数量要与数值的个数一致，否则程序运行时会产生错误。

控制格式由“%+特定字符”构成，形式如下：

     %[*][域宽][长度]类型

“*”代表可以使用占位符，域宽表示输出的长度。如果输出的内容没有域宽长，用占位符占位；如果比域宽长，就按实际内容输出，以适应域宽。长度决定输出内容的长度，例如，%d代表以整型数据格式输出。常见的输出类型如表2.6所示。

表2.6　常见输出类型

（1）d格式符，以十进制形式输出整数。

　%d：按整型数据的实际长度输出。

　%*md：m用于指定输出字段的宽度，如果数据的位数小于m，用*指定的字符占位；如果*未指定用空格占位，若大于m，则按实际位数输出。

　%ld：输出长整型数据。

【实例2.9】　printf占位输出形式。（实例位置：资源包\TM\sl\2\9）

本实例中，使用printf格式输出函数，在格式符号中间加0做占位符，具体代码如下：

程序运行结果如图2.14所示。

图2.13　流输出小数控制

图2.14　输出占位符

（2）o格式符，以八进制形式输出整数。

　%o：按整型数据的实际长度输出。

　%*mo：m用于指定输出字段的宽度，如果数据的位数小于m，用*指定的字符占位；如果*未指定用空格占位，若大于m，则按实际位数输出。

　%lo：输出长整型数据。

（3）x格式符，以十六进制形式输出整数。

　%x：按整型数据的实际长度输出。

　%*mx：m用于指定输出字段的宽度，如果数据的位数小于m，用*指定的字符占位；如果*未指定用空格占位，若大于m，则按实际位数输出。

　%lx：输出长整型数据。

（4）s格式符，用来输出一个字符串。

　%s：将字符串按实际长度输出。

　%*ms：输出的字符串占m列，如果字符串本身长度大于m，则突破m的限制，将字符串全部输出；如果*未指定用空格占位，若字符串长度小于m，则左补空格。

　%-ms：如果字符串长度小于m，则在m列范围内，字符串向左靠，右补空格。

　%m.ns：输出占m列，但只取字符串中左端n个字符。这n个字符输出在m列的右侧，左补空格。

　%-m.ns：输出长整型数据。输出占m列，但只取字符串中左端n个字符。这n个字符输出在m列的左侧，右补空格。

【实例2.10】　截取helloworld。（实例位置：资源包\TM\sl\2\10）

本实例中，定义字符型指针（第7章详细介绍）用来保存字符串，利用printf函数格式输出字符串，代码如下：

程序运行结果如图2.15所示。

（5）f格式符，以小数形式输出实型数据。

　%f：不指定字段宽度，整数部分全部输出，小数部分输出6位。

　%m.nf：输出的数据占m列，其中有n位小数。如果数值长度小于m，则左端补空格。

　%-m.nf：输出的数据占m列，其中有n位小数。如果数值长度小于m，则右端补空格。

【实例2.11】　输出格式控制。（实例位置：资源包\TM\sl\2\11）

本实例中，定义一个单精度和一个双精度类型，利用printf格式输出不同形式，具体代码如下：

程序运行结果如图2.16所示。

图2.15　输出格式控制字符串输出

图2.16　输出格式控制

（6）e格式符，以指数形式输出实型数据。

　%e：不指定输出数据所占的宽度和小数位数。

　%m.ne：输出的数据占m位，其中有n位小数。如果数值长度小于m，则左端补空格。

　%-m.ne：输出的数据占m位，其中有n位小数。如果数值长度小于m，则右端补空格。

【实例2.12】　科学计数法输出。（实例位置：资源包\TM\sl\2\12）

本实例中，利用printf格式控制符%e，将小数用科学计数法输出，具体代码如下：

程序运行结果如图2.17所示。

图2.17　科学计数法输出

编程训练（答案位置：资源包\TM\sl\2\编程训练\）

【训练3】　控制台输出汉字　使用cout向控制台输出汉字“明日科技”。

【训练4】　地球的年龄有多大　地球的年龄约为45.5亿年，用科学计数法输出地球的年龄。