C++笔记1：操纵符输入输出

C++操纵符用来控制输出控制，一是输出的形式，二是控制补白的数量和位置。本文记录一下，在一些笔试的ACM模式可能有用。其中1-4节的部分是关于格式化输入输出操作，5-6节的部分是关于未格式化输入输出操作。

1. 控制布尔值的格式

一般我们用cout打印bool值为1或0，如果我们要打印为true或false，那么我们可以对流使用boolalpha操作符：

cout << "default bool values: " << true << " " << false
     << "\nalpha bool values: " << boolalpha
     << true << " " << false << endl;

输出的结果是：

default bool values: 1 0
alpha bool values: true false

操作符boolalpha会改变格式状态，会影响下一个和随后的输出，如果我们不想影响到后面的格式输出，我们需要使用另一个操纵符noboolalpha改变格式。

cout << "default bool values: " << true << " " << false
     << "\nalpha bool values: " << boolalpha
     << true << " " << false << endl
     << noboolalpha;

2. 控制整型的进制

我们常常需要将整型的进制转换为十六进制、八进制或十进制：

cout << "default: " << 20 << " " << 1024 << endl;
cout << "octal: " << oct << 20 << " " << 1024 << endl;
cout << "hex: " << hex << 20 << " " << 1024 << endl;
cout << "decimal: " << dec << 20 << " " << 1024 << endl;

输出的结果是：

default: 20 1024
octal: 24 2000
hex: 14 400
decimal: 20 1024

如果我们要在输出中指出进制：

前导0x表示十六进制
前导0表示八进制
无前导字符串表示十进制

我们可以使用showbase修改上面的程序：

cout << showbase;//打印整型值显示进制
cout << "default: " << 20 << " " << 1024 << endl;
cout << "octal: " << oct << 20 << " " << 1024 << endl;
cout << "hex: " << hex << 20 << " " << 1024 << endl;
cout << "decimal: " << dec << 20 << " " << 1024 << endl;
cout << noshowbase;//恢复流状态

输出的结果：

default: 20 1024
octal: 024 02000
hex: 0x14 0x400
decimal: 20 1024

如果要显示整型数为大写的十六进制，我们可以使用uppercase：

cout << uppercase << showbase << hex // 打印整型值显示进制
     << "printed in hexadecimal: " << 20 << " " << 1024 << endl;
cout << nouppercase << noshowbase << dec << endl; // 恢复流状态

输出的结果：

printed in hexadecimal: 0X14 0X400

3. 控制浮点数格式

浮点数的格式主要有三种控制格式：

以多高精度（多少个数字）打印浮点值
数值是打印为十六进制、定点十进制还是科学计数法形式
对于没有小数部分的浮点值是否打印小数点

默认情况下：

浮点值按六位数字精度打印
如果浮点值没有小数部分，则不打印小数点，根据浮点数的值选择打印成定点十进制或科学记数法形式
非常大或非常小的数打印为科学计数法，其他值打印为定点十进制形式。

3.1 指定打印精度

可以式运算precision成员或使用setprecision操纵符来改变精度

precision成员是重载的。一个版本接受一个int值，将精度设置为此值，并返回旧精度值。另一个版本不接受参数，返回当前的精度值。
setprecision操纵符接受一个参数，用来设置精度。

#include <iostream>
#include <cmath>
#include <iomanip>
using namespace std;
int main()
{
    cout << "Precision: " << cout.precision()
         << ", Value: " << sqrt(2.0) << endl;
    cout.precision(12);
    cout << "Precision: " << cout.precision()
         << ", Value: " << sqrt(2.0) << endl;
    cout << setprecision(3);//要包含iomanip库
    cout << "Precision: " << cout.precision()
         << ", Value: " << sqrt(2.0) << endl;
}

输出的结果：

Precision: 6, Value: 1.41421
Precision: 12, Value: 1.41421356237
Precision: 3, Value: 1.41

下表是定义在iostream里的其他操纵符。
在这里插入图片描述

3.2 指定浮点数的记数法

除非要控制浮点数的表示形式，否则由标准库选择记数法是最好的方式。

我们可以强制一个流使用科学记数法、定点十进制或十六进制记数法。

操纵符scientific改变流的状态用科学记数法。
操纵符fixed改变流的状态使用定点十进制。

新标准库里我们可以使用hexfloat强制浮点数使用十六进制格式，另外还有一个defaultfloat的操纵符，将流恢复到默认状态，根据要打印的值选择记数法。

使用scientific、fixed或hexfloat精度控制的是小数点后面的数字位数，而默认情况下精度值指定的是数字的总位数，既包括小数点之后的数字也包括小数点之前的数字，我们可以使用fixed或scientific按列打印数值，因为小数点距小数部分的距离是固定的：

cout << "default format: " << 100 * sqrt(2.0) << '\n'
     << "scientific: " << scientific << 100 * sqrt(2.0) << '\n'
     << "fixed decimal: " << fixed << 100 * sqrt(2.0) << '\n'
     << "hexadecimal: " << hexfloat << 100 * sqrt(2.0) << '\n'
     << "use defaults: " << defaultfloat << 100 * sqrt(2.0) << '\n\n';

输出的结果：

default format: 141.421
scientific: 1.414214e+02
fixed decimal: 141.421356
hexadecimal: 0x8.d6bde009b35cp+4
use defaults: 141.4212570

3.3 打印小数点

默认情况下，当一个浮点数的小数部分为0时，不显示小数点，showpoint操纵符可以强制打印小数点：

cout << 10.0 << endl;
cout << showpoint << 10.0
     << noshowpoint << endl;

输出的结果：

10
10.0000

3.4 输出补白

当按列打印数据的时候，我们常常需要非常精细地控制数据格式，标准库提供了一些操纵符帮助我们完成所需的控制：

setw指定下一个数字或字符串值的最小空间，类似endl，不改变输出流的内部状态，它只决定下一个输出的大小。
left表示左对齐输出
right表示右对齐输出，右对齐是默认的格式
internal控制负数的符号的位置，它左对齐符号，右对齐值，用空格填满所有中间的空间
setfill允许一个字符代替默认的空格来补白输出

`iomanip`的操作符	含义
`setfill(ch)`	用ch填充空白
`setprecision(ch)`	将浮点精度设置为n
`setw(w)`	读或写值的宽度为w个字符
`setbase(b)`	将整数输出为b进制

int i = -16;
double d = 3.14159;
//补白第一列，使用输出中最小12个为主
cout << "i: " << setw(12) << i << "next col" << '\n'
	<< "d: " << setw(12) << d << "next col" << '\n';
//补白第一列，左对齐所有列
cout << left 
	<< "i: " << setw(12) << i << "next col" << '\n'
	<< "d: " << setw(12) << d << "next col" << '\n'
	<< right; //恢复正常对齐
//补白第一列，右对齐所有列
cout << right
	<< "i: " << setw(12) << i << "next col" << '\n'
	<< "d: " << setw(12) << d << "next col" << '\n';
//补白第一列，但不在域的内部
cout << internal
	<< "i: " << setw(12) << i << "next col" << '\n'
	<< "d: " << setw(12) << d << "next col" << '\n';
//补白第一列，用#作为补白的字符
cout << setfill('#')
	<< "i: " << setw(12) << i << "next col" << '\n'
	<< "d: " << setw(12) << d << "next col" << '\n'
	<< setfill(' ');//恢复正常的补白字符

输出的结果：

i: -16next col
d: 3.14159next col
i: -16 next col
d: 3.14159 next col
i: -16next col
d: 3.14159next col
i: - 16next col
d: 3.14159next col
i: -#########16next col
d: #####3.14159next col

4. 控制输出格式

默认情况下，输入运算符会忽略空白符（空格符、制表符、换行符、换纸符和回车符）

char ch;
while (cin >> ch)
	cout << ch;

如输入

a  b         c

输出则为：

abc

操纵符noskipws会令运算符读取空白符，而不是跳过它们，为了恢复默认行为，使用skipws操纵符：

char ch;
cin >> noskipws;
while (cin >> ch)
	cout << ch;

如输入

a b   c

输出则为：

a b   c

5. 单字节操作

我们可以使用get和put来读取和写入一个字符

char ch;
while (cin.get(ch))
	cout.put(ch);

在这里插入图片描述

一般情况下，在读取下一个值之前，标准库保证我们可以退回最多一个值，即标准库保证在中间不进行读取操作的情况下能连续调用putback或unget。

函数peek和无参的get以int类型从输入流返回一个字符，它首先把要返回的字符先转换为unsigned char，然后将结果提升到int。这样返回的int确保是正值。标准库使用负值表示文件尾，这可以保证与任何合法字符的值都不同，头文件cstdio定义了一个名为EOF的const，可以检测从get返回的值是不是文件尾，而不用记忆文件尾的实际数值

int ch;
while ((ch = cin.get()) != EOF)
	cout.put(ch);

6. 多字节操作

有时我们需要使用IO操作一次处理大块的数据，如果我们需要自己分配并管理用来保存和提取数据的字符数组，这些操作容易出错，且有时速度也是我们需要考虑的，下表给出了多字节操作：

在这里插入图片描述
get和getline函数接受相同的参数，他们的行为类似但不相同，在两个函数中，sink都是一个charuuzu ,用来保存数据，两个函数都一直读取数据，直至下面条件之一发生：

已读取的size-1字符
遇到了文件尾
遇到了分隔符
两个函数的差别是处理分隔符的方式：get将分隔符留作istream中的下一个字符，而getline则读取并丢弃分隔符。无论哪个函数都不会将分隔符保存在sink中。常见的错误是本想从流里删除分隔符，但却忘了做。

一个常见的错误是将get或peek的返回值赋予一个char而不是一个int，如果在一台char被实现为unsigned char的机器上，下面的循环永远不会停止：

char ch;
while ((ch = cin.get()) != EOF)
	cout.put(ch);

当get返回EOF时会转换为一个unsigned char，转换得到的值和EOF的int不相等，循环不会停止。而如果char被实现为signed char的机器上，我们不能确定循环的行为。

参考：

《C++ Primer》