【C++】C++标准库iostream中cin、cout、cerr、clog方法解析

目录

一.iostream库介绍

1.iostream主要的组件

[2.使用 iostream](#2.使用 iostream)

二.cin介绍及使用

三.cout介绍及使用

四.cerr介绍及使用

五.clog介绍及使用

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一.iostream库介绍

1.iostream主要的组件

在C++中， iostream 是一个非常核心的头文件，它定义了基本的输入输出流。这个头文件是标准库中的一部分，提供了与输入输出相关的类和函数。以下是 iostream 头文件中一些主要的组件：

1. iostream：定义了基本的输入输出流。

2. ostream：输出流的基类。

3. istream：输入流的基类。

4. iostream：同时包含输入和输出流的类。

主要流对象

std::cin ：标准输入流对象，用于从标准输入（通常是键盘）读取数据。

std::cout ：标准输出流对象，用于向标准输出（通常是控制台）输出数据。

std::cerr ：标准错误流对象，用于输出错误信息。

std::clog ：标准日志流对象，用于输出日志信息。

2.使用 iostream

在C++程序中，通常需要包含 <iostream> 头文件来使用标准输入输出流。以下是一些基本的用法示例：

#include <iostream> // 包含 iostream 头文件

int main() {
    int num;
    std::cout << "Enter a number: ";
    std::cin >> num; // 从 cin 读取一个整数

    std::cout << "You entered: " << num << std::endl;
    return 0;
}

1）输出流（ ostream ）

输出流对象可以输出各种类型的数据，包括整数、浮点数、字符、字符串等。 std::cout 和 std::cerr 都是 ostream 类型的对象。

2）输入流（ istream ）

输入流对象可以读取各种类型的数据。 std::cin 是 istream 类型的对象。

3）格式化输出

iostream 提供了多种格式化输出的选项，例如设置字段宽度、填充字符、对齐方式等。

#include <iostream>
#include <iomanip>  // 包含 iomanip 头文件，用于格式化输出

int main() {
    double pi = 3.14159;
    std::cout << std::fixed << std::setprecision(2) << "Pi is approximately " << pi << std::endl;
    return 0;
}

4）错误处理

输入流对象（如 std::cin ）在遇到错误输入时会进入错误状态。可以通过检查流的状态来处理这些错误。

#include <iostream>

int main() {
    int num;
    std::cout << "Enter a number: ";
    std::cin >> num;

    if (std::cin.fail()) {
        std::cerr << "Error: invalid input" << std::endl;
        std::cin.clear();  // 清除错误状态
        std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n');  // 忽略错误的输入
    }

    std::cout << "You entered: " << num << std::endl;
    return 0;
}

iostream 是C++中进行输入输出操作的基础，几乎所有的C++程序都会用到它。

二.cin介绍及使用

在C++中， cin 是标准库中的一个输入流对象，用于从标准输入（通常是键盘）读取数据。它是 istream 类型的一个实例，提供了多种输入操作符和函数，使得从用户那里获取输入变得非常方便。

以下是一些关于 cin 的基本用法：

1. 基本输入：

使用 >> 操作符可以从 cin 读取基本数据类型，如整数、浮点数、字符等。

int num;
double pi;
char ch;

std::cin >> num >> pi >> ch;

2. 字符串输入：

可以使用 std::string 类型和 >> 操作符读取一行文本。

std::string name;

std::cin >> name;

3. 忽略空白字符：

默认情况下， cin 会忽略输入中的空白字符（如空格、制表符、换行符）。当遇到非空白字符时，输入流会停止读取。

int a, b;

std::cin >> a >> b; // 假设输入是 "3 4"，那么 a 会被赋值为 3，b 会被赋值为 4

4. 使用 getline ：

getline 函数可以读取一行文本，包括空白字符，直到遇到换行符。

std::string line;

std::cin.ignore(); // 忽略前面的任何空白字符

std::getline(std::cin, line);

5. 错误处理：

如果输入的数据类型与期望的类型不匹配， cin 会进入错误状态。可以使用 fail() 函数检查输入流是否出错。

int num;

std::cin >> num;

if (std::cin.fail()) {

    std::cerr << "Error: invalid input" << std::endl;

    std::cin.clear(); // 清除错误状态

    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 忽略错误的输入

}

6. 格式化输入：

虽然 cin 本身不支持格式化输入，但你可以通过一些技巧来实现类似功能，例如使用 stringstream 。

std::string input;

std::cin >> input;

std::stringstream ss(input);

int a, b;

ss >> a >> b;

cin 是C++中非常常用的输入工具，能够处理各种类型的输入需求。

三.cout介绍及使用

在C++中， cout 是一个非常常用的对象，它代表标准输出流。它通常用于向控制台输出信息。 cout 是 ostream 类型的一个实例，提供了多种输出操作符和函数，使得向用户显示信息变得非常方便。

以下是一些关于 cout 的基本用法：

1. 基本输出：

使用 << 操作符可以向 cout 输出基本数据类型，如整数、浮点数、字符等。

int num = 10;
double pi = 3.14159;
char ch = 'A';

std::cout << "Number: " << num << ", Pi: " << pi << ", Character: " << ch << std::endl;

2. 字符串输出：

可以直接输出 std::string 类型的字符串。

std::string message = "Hello, World!";

std::cout << message << std::endl;

3. 输出格式：

cout 支持一些基本的格式化选项，如设置宽度、填充字符、对齐方式等。

std::cout << std::setw(10) << std::left << "Name: " << "John Doe" << std::endl;

std::cout << std::fixed << std::setprecision(2) << "Pi: " << pi << std::endl;

4. 输出换行：

默认情况下，使用 << std::endl 会在输出后添加一个换行符并刷新输出缓冲区。也可以使用其他方式实现换行，如直接输出 \n 。

std::cout << "First line\nSecond line";

5. 输出流状态：

可以通过 std::cout.good() 、 std::cout.fail() 等函数检查输出流的状态。

if (std::cout.fail()) {

    std::cerr << "Output error occurred!" << std::endl;

}

6. 输出缓冲：

cout 通常会缓冲输出，直到缓冲区满了或者显式地调用 flush 函数。可以在输出后调用 std::cout.flush() 来立即刷新缓冲区。

std::cout << "Data will be flushed immediately" << std::flush;

7. 输出结束符：

除了 std::endl ，还可以使用其他结束符，如 std::flush （刷新缓冲区但不换行）或 \n （仅换行）。

std::cout << "This line will not flush the buffer" << std::flush;

std::cout << "This line will end with a newline" << '\n';

cout 是C++中非常基本且强大的输出工具，能够处理各种类型的输出需求。

四.cerr介绍及使用

在C++中， cerr 是标准库中的一个输出流对象，与 cout 相似，但有一些关键区别：

1. 输出目标：

cerr 通常用于输出错误信息或调试信息，而 cout 用于输出普通的程序输出。

2. 缓冲：

cerr 通常不缓冲输出，这意味着输出会立即被发送到标准错误输出（通常是控制台）。相比之下， cout 可能会缓冲输出，直到缓冲区满了或者显式地调用 flush 函数。

3. 格式化：

cerr 通常不使用格式化输出，而是直接输出字符串或数据。

以下是一些使用 cerr 的示例：

#include <iostream>

int main() {
    std::cerr << "This is an error message." << std::endl;
    return 0;
}

在这个例子中，错误消息会立即显示在控制台上，而不会等待其他输出。

你还可以像使用 cout 一样使用 cerr 来输出各种类型的数据：

#include <iostream>

int main() {
    int a = 10;
    double b = 3.14;
    std::cerr << "Error: a = " << a << ", b = " << b << std::endl;
    return 0;
}

这段代码会输出错误消息，显示变量 a 和 b 的值。

五.clog介绍及使用

在C++中， clog 是标准库中的一个输出流对象，与 cerr 和 cout 类似，但它主要用于输出日志信息。以下是 clog 的一些特点：

1. 输出目标：

clog 通常用于输出程序的日志信息，而 cout 用于输出普通的程序输出， cerr 用于输出错误信息。

2. 缓冲：

clog 通常使用缓冲输出，这意味着输出会存储在缓冲区中，直到缓冲区满了或者显式地调用 flush 函数。这与 cout 类似，但与 cerr 不同，后者通常不缓冲输出。

3. 格式化：

clog 可以用于格式化输出，类似于 cout 。

以下是一些使用 clog 的示例：

#include <iostream>

int main() {
    std::clog << "This is a log message." << std::endl;
    return 0;
}

在这个例子中，日志信息会输出到标准错误输出（通常是控制台），但输出可能会被缓冲。

你也可以像使用 cout 一样使用 clog 来输出各种类型的数据：

#include <iostream>

int main() {
    int a = 10;
    double b = 3.14;
    std::clog << "Log: a = " << a << ", b = " << b << std::endl;
    return 0;
}

这段代码会输出日志消息，显示变量 a 和 b 的值。

需要注意的是，虽然 clog 通常用于输出日志信息，但并没有严格的规定其用途。在某些情况下，开发者可能会根据个人喜好或项目需求选择使用 clog 来输出其他类型的信息。