C++ 中 cin 和 cout 教程

一、概述

在 C++ 里，cin 和 cout 是标准库 <iostream> 中用于输入输出操作的重要对象，它们基于流的概念，为开发者提供了方便且类型安全的输入输出方式。cin 是标准输入流对象，主要用于从标准输入设备（一般是键盘）读取数据；cout 是标准输出流对象，用于将数据输出到标准输出设备（通常是控制台）。

二、使用 cout 进行输出

2.1 基本输出

cout 结合插入运算符 << 来输出各种类型的数据，包括整数、浮点数、字符、字符串等。下面是一些基本示例：

#include <iostream>

int main() {
    // 输出整数
    int num = 10;
    std::cout << "整数: " << num << std::endl;

    // 输出浮点数
    double f = 3.14;
    std::cout << "浮点数: " << f << std::endl;

    // 输出字符
    char ch = 'A';
    std::cout << "字符: " << ch << std::endl;

    // 输出字符串
    std::cout << "这是一个字符串。" << std::endl;

    return 0;
}

代码解释：

• std::cout 是标准输出流对象。
• << 是插入运算符，用于将数据插入到输出流中。
• std::endl 是一个操纵符，它的作用是换行并刷新输出缓冲区。

2.2 连续输出

可以使用多个 << 运算符连续输出多个数据项，例如：

#include <iostream>

int main() {
    int a = 5, b = 3;
    std::cout << "a = " << a << ", b = " << b << std::endl;
    return 0;
}

上述代码会将变量 a 和 b 的值连续输出到控制台。

2.3 格式化输出

虽然 cout 默认的输出格式能满足很多场景，但在某些情况下，我们可能需要对输出进行格式化，比如控制浮点数的精度、设置字段宽度等。可以借助 <iomanip> 头文件中的一些操纵符来实现，示例如下：

#include <iostream>
#include <iomanip>

int main() {
    double pi = 3.1415926;
    // 设置浮点数精度为 3 位
    std::cout << std::fixed << std::setprecision(3) << "Pi 的近似值: " << pi << std::endl;

    int number = 42;
    // 设置字段宽度为 10，右对齐
    std::cout << std::setw(10) << std::right << number << std::endl;

    return 0;
}

代码解释：

• std::fixed 和 std::setprecision(3) 一起使用，将浮点数的输出格式设置为固定小数位数，这里是 3 位。
• std::setw(10) 设置输出字段的宽度为 10 个字符，std::right 表示右对齐。

三、使用 cin 进行输入

3.1 基本输入

cin 结合提取运算符 >> 来从标准输入读取数据，并将其存储到相应的变量中。以下是读取不同类型数据的示例：

#include <iostream>

int main() {
    int num;
    std::cout << "请输入一个整数: ";
    std::cin >> num;
    std::cout << "你输入的整数是: " << num << std::endl;

    double f;
    std::cout << "请输入一个浮点数: ";
    std::cin >> f;
    std::cout << "你输入的浮点数是: " << f << std::endl;

    char ch;
    std::cout << "请输入一个字符: ";
    std::cin >> ch;
    std::cout << "你输入的字符是: " << ch << std::endl;

    return 0;
}

代码解释：

• std::cin 是标准输入流对象。
• >> 是提取运算符，用于从输入流中提取数据并存储到变量中。

3.2 连续输入

可以使用多个 >> 运算符连续读取多个数据项，示例如下：

#include <iostream>

int main() {
    int a, b;
    std::cout << "请输入两个整数，用空格分隔: ";
    std::cin >> a >> b;
    std::cout << "你输入的两个整数分别是: " << a << " 和 " << b << std::endl;
    return 0;
}

3.3 输入验证

在实际应用中，需要对用户输入进行验证，确保输入的数据符合预期。例如，当用户输入非整数时，cin 会进入错误状态。可以通过检查 cin 的状态来进行输入验证，示例如下：

#include <iostream>

int main() {
    int num;
    std::cout << "请输入一个整数: ";
    while (!(std::cin >> num)) {
        std::cin.clear(); // 清除错误标志
        std::cin.ignore(10000, '\n'); // 忽略缓冲区中的无效输入
        std::cout << "输入无效，请输入一个整数: ";
    }
    std::cout << "你输入的整数是: " << num << std::endl;
    return 0;
}

代码解释：

• std::cin.clear() 用于清除 cin 的错误标志，使 cin 恢复正常状态。
• std::cin.ignore(10000, '\n') 用于忽略缓冲区中最多 10000 个字符，直到遇到换行符 '\n'，以此清除无效输入。

四、总结

cin 和 cout 为 C++ 程序提供了方便的输入输出功能。cout 配合 << 运算符可实现多样化的数据输出，借助 <iomanip> 头文件还能进行格式化输出；cin 结合 >> 运算符可从标准输入读取数据，同时要注意进行输入验证以保证程序的健壮性。