C++ 基本的输入输出

在 C++ 中，最常用的输入输出来自于 <iostream> 头文件，主要通过以下四个对象完成：

• std::cin：标准输入流，通常绑定到键盘
• std::cout：标准输出流，通常绑定到屏幕
• std::cerr：标准错误流，未缓冲，用于输出错误信息
• std::clog：标准日志流，带缓冲，用于输出日志信息

下面分几部分介绍基本用法和常见技巧。

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1. 控制台输出 — std::cout

#include <iostream>

int main() {
    std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
    std::cout << "数字：" << 42 << "\n";
}

• operator<< 支持链式调用
• std::endl：输出换行并刷新缓冲区
• "\n"：只输出换行，不自动刷新（性能更好）

常用格式控制（<iomanip>）

#include <iostream>
#include <iomanip>

int main() {
    double pi = 3.1415926;
    std::cout 
        << "默认精度: "  << pi << "\n"
        << "设定小数点后 3 位: " 
        << std::fixed << std::setprecision(3) << pi << "\n"
        << "科学计数法: " 
        << std::scientific << pi << "\n";
}

• std::fixed／std::scientific：切换浮点格式
• std::setprecision(n)：设置有效数字或小数位数（配合 fixed）
• std::setw(w)：设定字段宽度
• std::left／std::right：对齐方式

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2. 控制台输入 — std::cin

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    int    a;
    double b;
    std::string name;

    std::cout << "请输入两个数 a b: ";
    std::cin  >> a >> b;           // 遇空白（空格、回车）分隔
    std::cout << "请输入你的姓名: ";
    std::cin  >> name;             // 只读到第一个空白前

    std::cout << "你好，" << name 
              << "，a+b = " << (a + b) << "\n";
}

• operator>> 也可链式调用
• 遇到非法输入时，流会进入“失败”状态，可用 std::cin.fail() 检查并用 std::cin.clear()／std::cin.ignore() 恢复

读取包含空格的整行

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string line;
    std::cout << "请输入一行文字: ";
    std::getline(std::cin, line);   // 读取整行，包括空格
    std::cout << "你输入了: " << line << "\n";
}

注意：若在调用 std::getline 前已有一次 operator>>，需要先用

std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n');

丢弃剩余的换行符。

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3. 错误与日志输出 — std::cerr、std::clog

#include <iostream>

int main() {
    std::cerr << "错误：文件打开失败！\n";  // 立即输出
    std::clog << "日志：程序开始运行\n";    // 带缓冲，适合大量日志
}

• std::cerr 无缓冲，输出即时
• std::clog 带缓冲，可配合日志等级使用

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4. 文件 I/O — \<fstream\>

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

int main() {
    // 写文件
    std::ofstream ofs("output.txt");
    if (!ofs) {
        std::cerr << "无法打开 output.txt 进行写入\n";
        return 1;
    }
    ofs << "Hello, file!\n" << 123 << "\n";
    ofs.close();

    // 读文件
    std::ifstream ifs("output.txt");
    if (!ifs) {
        std::cerr << "无法打开 output.txt 进行读取\n";
        return 1;
    }
    std::string line;
    while (std::getline(ifs, line)) {
        std::cout << line << "\n";
    }
    ifs.close();
}

• std::ofstream：输出文件流（写）
• std::ifstream：输入文件流（读）
• std::fstream：读写都可
• 同样支持 operator<</operator>> 与 std::getline
• 可用 ofs.open(path, std::ios::app) 以追加方式打开

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5. 常见小贴士

1. 尽量使用 "\n" 而非 std::endl，避免不必要的刷新带来的性能损耗。
2. 检查流状态（fail(), eof()）以保证健壮输入。
3. 混合使用 operator>> 与 getline 时注意丢弃换行符。
4. 打开文件前先判断路径与权限，并在结束后及时 close()（或让析构自动关闭）。
5. 对于二进制数据，打开时加上 std::ios::binary 模式，并用 read()/write() 处理原始字节。

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掌握以上基础，就能在大多数控制台和文件 I/O 场景下游刃有余。