IO之详解cin（c++IO关键理解)

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{
    int a;
    cin >> hex;
    cin >> a;// 此时键入12
    cout << a << endl;
    cout << hex ;
    cout << a << endl;

    return 0; 
}

cin如何检查输入

cin会跳过开头所有空白（空白：空格、制表符、换行符）；
cin在遇到第一个类型不匹配的字符时会停止。例如，cin >> a(int)；输入" 123S"，cin遇到S时会停止
注意：cin正在继续匹配的过程中遇到空白，认为空白是类型不匹配的字符
注意：即使是：cin >> ch(char)；大家知道char类型当然是可以包括空格字符的，但是即使是这样cin依然会跳过所有的空白，无法把空格赋给ch。

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{
    int a;
    char ch;

    cin >> a;// 此时键入123S--->123会被输入给a，字符'S'会留在输入队列里
    cout << a << endl;
    cin >> ch;// 将输入队列里的'S'取出，赋给ch
    cout << ch << endl;

    return 0; 
}

cin与字符串

cin将输入流中的数据赋给字符串指针时，会自动在后面添加'\0'。正常的字符串中当然可以有空格、制表符、换行符，但是cin同样会跳过开头空白，并且认为中间的空白是类型不匹配的字符。

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{
    char ch[20];

    cin >> ch;// 输入"   123   456"
    cout << ch << endl;

    return 0; 
}

cin.get(char ch)

cin.get(char ch)将下一字符赋给ch，即使下一字符是空格、制表符、换行符。cin.get(char ch)返回指向该cin的引用，因此可以拼接使用：cin.get(char ch1).get(char ch2).get(char ch3)。

cin.get(char ch)与cin >> ch的比较：

两者都是从输入队列里获取下一个字符
cin.get(char ch)的的确确是获取下一个字符，cin >> ch会跳过空白去寻找下一个字符

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{
    char ch;

    cin.get(ch);// 输入"   1"
    cout << ch << endl;

    return 0; 
}

cin.get(void)

返回类型为 int
取出下一个字符，将这个字符的ascII码返回
由于返回类型为int，所以不能拼接使用。例如：cin.get().get()，这样写是错误的。

接下来的例子中，大家运行一下，想想其中的逻辑。

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{
    int a;

    a = cin.get();// 输入1
    cout << a << endl;
    a = cin.get();
    cout << a << endl;
    a = cin.get();// 输入2
    cout << a << endl;


    return 0; 
}

cin.get(char)与cin.get(void)都是用于处理单字符的。接下来我们会讲解四个处理字符串的成员函数。

istream &get(char*,int)

假设有：

cpp 复制代码

char line[5];
cin.get(line,5);

cin.get(char*,int)会读取4个字符，然后将数组末尾添加'\0'；如果cin.get(char*,int)还未读取4个字符就遇到了换行符，那么cin.get(char*,int)将停止读取，补上'\0'，并且把换行符留在输入队列中。

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{
    char line[5];
    cin.get(line,5); // 输入1234\n
    cout << line << endl;
    char ch;
    cin.get(ch);   // 此时还残留在输入队列里的'\n'将会被赋给ch,也就是说此处控制台不会提示让我们继续输入
    cout << ch;

    return 0; 
}

istream &get(char*,int,char)

与istream &get(char*,int)逻辑完全一样，只不过把默认的遇到换行符停止变为自定义的char而已。

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{
    char line[5];
    cin.get(line,5,'$'); // 输入1234$
    cout << line << endl;
    char ch;
    cin.get(ch);   // 此时还残留在输入队列里的'$'将会被赋给ch,也就是说此处控制台不会提示让我们继续输入
    cout << ch;

    return 0; 
}

istream &getline(char*,int);

同istream &get(char*,int)逻辑一样，主要区别是：istream &getline(char*,int)会把换行符从输入队列中取出，然后丢弃。

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{
    char line[5];
    cin.getline(line,5); // 输入1234\n
    cout << line << endl;
    char ch;
    cin.get(ch);   // 此时输入队列里为空,也就是说此处控制台会提示让我们继续输入
    cout << ch;

    return 0; 
}

istream &getline(char*,int，char);

与istream &getline(char*,int)逻辑完全一样，只不过把默认的遇到换行符停止变为自定义的char而已。

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{
    char line[5];
    cin.getline(line,5,'$'); // 输入1234$\n
    cout << line << endl;
    char ch;
    cin.get(ch);   // 此时输入队列里还有一个'\n',也就是说此处控制台不会提示让我们继续输入
    cout << ch;

    return 0; 
}

遇到文件结尾EOF

EOF是个宏，值是-1，不同系统中可能数值不一样；什么叫做文件结尾，换行符首先不是文件结尾，换行符是一个字符，这一点要先搞清楚。当我们想要读取文件时，文件最后一个字符的后面会被插入一个EOF，这个EOF就是文件结尾。在控制台上我们可以通过快捷键模拟出文件结尾：window--->ctrl+z；linux/macos--->ctrl+d。

回顾一下我们都讲了几种输入方式：

cin
cin.get(char)
cin.get(void)
cin.get(char*,int)
cin.getline(char*,int)

这几种输入，一旦遇到文件结尾。都会使对象cin变为错误状态。

cin对象内部有一个比特位，这个比特位对应的变量（这里我们权且把它叫做比特位变量吧，大家都能理解)，叫做eofbit。很显然eofbit取值只能是0和1。默认情况下，eofbit = 0，代表cin状态正常。上文讲的所有输入方式一旦遇到文件结尾，就会把cin对象内部的eofbit比特级变量设置为1，此时cin处于错误状态。这意味着：cin >> ch；cin.get(char)；cin.get(char*,int)；cin.getline(char*,int)全部都会将eofbit设置为1。这还意味着接下来的cin不能正常使用。

cin.eof()用于判断eofbit是否被设置为1，被设为1返回true，否则返回false;

在说明这件事之前，有一个小细节需要表明。cin >> ch等，平时返回cin对象。如果放在if中，即if(cin >> ch）将会返回布尔值。如果完成一次完整输入，则返回false，否则将返回false。

何时无法完成一次完整输入呢

cin状态一开始就处在错误状态
cin处在良好状态，读到的第一个非空字符就不符合要求

何时完成一次完整输入呢

cin读取到正确字符并正常返回，此时cin状态良好
cin读取到了正确字符，继续读时遇到eof，此时cin处在错误状态。但是完成了一次完整输入，if(cin >> a)成立。

关于if(cin >> a)何时成立，大家按照上述逻辑自行测试。下面是测试eofbit的代码。

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{
    char line[5];
    cin >> line;   //输入12ctrl+d    我在vscode下需要两次ctrl+d
    if(cin.eof())
    {
        cout << "eofbit == 1"<< endl;//这意味着确实读到了文件结尾EOF
    }
    else
    {
        cout << "eofbit == 0"<< endl;

    }
    if(cin >> line)
    {
        cout << "cin is true" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "cin is false" << endl;

    }

    return 0; 
}

无法完成一次完整输入：设置failbit为1

failbit与上述eofbit逻辑一样，区别是eofbit在遇到文件结尾EOF时被设置为1，而failbit在无法完成一次完整输入被设置为1。cin.eof()用于检测eofbit是否被设置为1，而cin.fail()用于检测failbit是否被设置为1。failbit被设置为1时，cin同样处于错误状态

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{
    int a;
    cin >> a;   //输入S    
    if(cin.fail())
    {
        cout << "failbit == 1"<< endl;//这意味着读取失败，failbit被设置
    }
    else
    {
        cout << "failbit == 0"<< endl;

    }
    if(cin >> a)
    {
        cout << "cin is true" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "cin is false" << endl;

    }

    return 0; 
}

发生硬件错误时：badbit被设置为1

发生硬件错误时，badbit被设置为1，此时cin处在错误状态。cin.bad()用于检测badbit是否为1。不再赘述。

设置cin状态：clear()和setstat()

eofbit、failbit、badbit只要有一个被设为1，cin就会处于错误状态。处于错误状态的cin将无法使用。

cin.clear()：清除全部3个状态位
cin.clear(eofbit)：设置eofbit为1，其余两个状态位被清除
setstat(eofbit)：设置eofbit为1，不对另外两个状态做任何操作

别着急测试，等讲完下一个再测试，后续会说明原因。

丢弃后续字符：istream &ignore(int =1,int =EOF)

cin.ignore(255,'\n')：丢弃后续255个字符或者遇到换行符。

默认cin.ignore(int =1,int =EOF)丢弃指定数目的字符或者遇到文件结尾。

大家多加体会一下下列代码

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{
    int a;
    cin >> a;   //输入S   
    if(cin.fail())
    {
        cout << "failbit == 1"<< endl;//failbit被设置,cin进入错误状态
    }
    else
    {
        cout << "failbit == 0"<< endl;

    }
    cin.clear(); // 设置cin为正常状态，但是不匹配字符还在输入队列里
    cin.ignore(1,'\n');
    if(cin >> a)    //  此时cin状态恢复正常，输入队列里已经没有数据，此时控制台会要求再次输入数据
    {
        cout << "cin is true" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "cin is false" << endl;

    }

    return 0; 
}

关键总结

我们已经几乎全部讲完cin相关知识，为了能够更加牢靠的记住这些知识。我们做一些大致的总结和比较，也就是说我们简单想一些场景，进行总结比较一下。如果大家觉得有什么问题或者错误，感谢大家评论区批评指正。对于初学者别怕麻烦，最好一个个测试一下。

cin什么时候会被设置eofbit和failbit

cin >> ch(char)；除非第一个非空字符就是EOF文件结尾，此时会同时设置eofbit和failbit；其余情况，不可能设置eofbit或者failbit（我说的不可能，是因为我确实没有想到相关场景。如果说成大概率不会设置...，这样我说的话更不容易出错。可是这种说辞很不利于我们学习成长，这里不是在考试。我们应当渴望自己发现问题，并改正它)。
cin >> str(char*)；第一个字符就遇到EOF，会同时设置eofbit和failbit；已经读取了一些字符，继续读取时遇到EOF，此时会设置eofbit；
cin >> a(int)：第一个字符就遇到EOF，第一个非空字符不是数字，都会同时设置eofbit和failbit；已经读取了相关数字，继续读取时遇到EOF，此时会设置eofbit；

cin.get(char)什么时候会被设置eofbit和failbit

除非第一个非空字符就是EOF文件结尾，此时会同时设置eofbit和failbit；其余情况，不可能设置eofbit或者failbit。

cin.get(void)什么时候会被设置eofbit和failbit

遇到文件结尾时cin.get()返回EOF；除非第一个非空字符就是EOF文件结尾，此时会同时设置eofbit和failbit。

cin.get(char*,int)什么时候会被设置eofbit和failbit

第一个非空字符就是EOF文件结尾，此时会同时设置eofbit和failbit；此时会把空值'\0'放入数组中
已经读取了一些字符，继续读取时遇到EOF，此时会设置eofbit；
直接读取到换行符，此时会设置failbit，因为没有读取成功啊。

cin.getline(char*,int)什么时候会被设置eofbit和failbit

第一个非空字符就是EOF文件结尾，此时会同时设置eofbit和failbit；此时会把空值'\0'放入数组中
已经读取了一些字符，继续读取时遇到EOF，此时会设置eofbit；
直接读取到换行符，不会设置failbit，因为getline从输入队列中取走了换行符只不过丢弃了它
cin.getline(str,30)：如果已经读取了29个字符，下一个字符不是换行符，将设置failbit。因此包含30个或更多字符的输入行将终止输入。

cin >> str 和 cin.get(char*,int)有什么区别

这个问题留给大家，主要是相互类比加深印象，已经进一步理解其特性。

cin.get(char,int)与cin.getline(char,int)有什么区别

前者遇到换行符停止，换行符留在输入队列；后者遇到换行符终止，换行符被取走丢弃
当第一个字符就是换行符时，前者属于无法完成一次完整输入，设置failbit；后者读取丢弃这个换行符，不设置failbit；两者都把空白加入str
后者读取字符数到达num-1后，如果下一个字符不是换行符，将设置failbit；前者则不会

cin怎么停的

遇到第一个不匹配的字符停止
注意：cin正在继续匹配的过程中遇到空白，认为空白是类型不匹配的字符。即使是cin >> str(char*)，它依然视空白为不匹配的字符。

cin怎么开始的

这个问题比较微妙，大家后续学习中大概率会有些疑问，到时候大家读一下下面这一句话。看看我总结的对不对，欢迎批评指正。

cin在输入队列里找数据，它丢弃一个个空白，只要输入队列里没有要匹配的数据，控制台就打开输入，让你输入数据。

cin.get(char,int)与cin.getline(char,int)怎么开始的

如果输入队列没有数据，则从调用处开始，从控制台获得数据
如果输入队列里有数据，则读取这个输入队列里的数据。对于控制台IO来讲，它不可能在从控制台获得数据。

++至此文章主要逻辑已经全部阐述完毕，剩下的篇幅，用来给大家讲两个好用的cin成员方法。++

char cin.peek()

返回输入队列中的下一个字符，但是不抽取这个字符，只是看看而已
大家自行测试即可

istream& cin.putback( char ch)

将一个字符插入到输入字符串中，被插入的字符将是下一条输入语句读取的第一个字符
相当于cin.peek()与cin.get(char)组合使用

cpp 复制代码

#include <iostream>

int main()
{
    using std::cout;
    using std::cin;
    using std::endl;


    char ch;

    while(cin.get(ch))          
    {
        if (ch != '#')
            cout << ch;
        else
        {
            cin.putback(ch);    
            break;
        }
    }

    if (!cin.eof())
    {
        cin.get(ch);
        cout << endl << ch << " is next input character.\n";
    }
    else
    {
        cout << "End of file reached.\n";
        std::exit(0);
    }

    while(cin.peek() != '#')    
    {
        cin.get(ch);
        cout << ch;
    }
    if (!cin.eof())
    {
        cin.get(ch);
        cout << endl << ch << " is next input character.\n";
    }
    else
        cout << "End of file reached.\n";

    return 0; 
}

有什么问题大家可以在评论区说明，欢迎大家批评指正。