iostream 简介：cout、cin 和 endl

在本课中，我们将更多地讨论 std::cout，我们在Hello world!中使用了它。程序输出文本Hello world! 到控制台。我们还将探索如何获取用户的输入来使程序更具交互性。

输入/输出库

输入/输出库（io 库）是处理基本输入和输出的 C++ 标准库的一部分。我们将使用此库中的功能从键盘获取输入并将数据输出到控制台。iostream的 io部分代表输入/输出。

要使用iostream库中定义的功能，我们需要在使用iostream中定义的内容的任何代码文件的顶部包含iostream标头，如下所示：

#include <iostream>

// rest of code that uses iostream functionality here

std::cout

iostream库包含一些预定义的变量供我们使用。最有用的之一是std::cout，它允许我们将数据发送到控制台以作为文本打印。cout代表“字符输出”。

以下是我们的Hello world程序：

#include <iostream> // for std::cout

int main()
{
    std::cout << "Hello world!"; // print Hello world! to console

    return 0;
}

在此程序中，我们包含了iostream，以便我们可以访问std::cout。在我们的主函数中，我们使用std::cout以及插入运算符 ( <<)来发送文本Hello world! 输出到控制台。

std::cout不仅可以打印文本，还可以打印数字：

#include <iostream> // for std::cout

int main()
{
    std::cout << 4; // print 4 to console

    return 0;
}

输出：

4

还可以用于打印变量的值：

#include <iostream> // for std::cout

int main()
{
    int x{ 5 }; // define integer variable x, initialized with value 5
    std::cout << x; // print value of x (5) to console
    return 0;
}

输出：

5

要在同一行上打印多个内容，<<可以在单个语句中多次使用插入运算符 ( ) 以连接（链接在一起）多个输出。例如：

#include <iostream> // for std::cout

int main()
{
    std::cout << "Hello" << " world!";
    return 0;
}

输出：

Hello world!

这是另一个示例，我们在同一语句中打印文本和变量的值：

#include <iostream> // for std::cout

int main()
{
    int x{ 5 };
    std::cout << "x is equal to: " << x;
    return 0;
}

输出：

x is equal to: 5

std::endl

#include <iostream> // for std::cout

int main()
{
    std::cout << "Hi!";
    std::cout << "My name is Alex.";
    return 0;
}

输出：

Hi!My name is Alex.

单独的输出语句不会导致控制台上出现单独的输出行。

如果我们想将单独的输出行打印到控制台，我们需要告诉控制台何时将光标移动到下一行。

一种方法是使用std::endl。当使用std::cout输出时，std::endl将换行符打印到控制台（导致光标转到下一行的开头）。在这种情况下，endl代表“结束线”。

例如：

#include <iostream> // for std::cout and std::endl

int main()
{
    std::cout << "Hi!" << std::endl; // std::endl 将使光标移动到控制台的下一行
    std::cout << "My name is Alex." << std::endl;

    return 0;
}

输出：

Hi!
My name is Alex.

在上面的程序中，第二个std::endl在技术上不是必需的，因为程序随后立即结束。然而，它有一些有用的目的。

首先，它有助于表明输出行是一个“完整的想法”（而不是在代码后面的某个地方完成的部分输出）。从这个意义上说，它的功能类似于标准英语中使用句号。

其次，它将光标定位在下一行，这样如果我们稍后添加额外的输出行（例如让程序说“再见！”），这些行将出现在我们期望的位置（而不是附加到输出的前一行） ）。

第三，从命令行运行可执行文件后，某些操作系统在再次显示命令提示符之前不会输出新行。如果我们的程序没有以光标在新行上结束，则命令提示符可能会附加到输出的前一行，而不是像用户期望的那样出现在新行的开头。

std::cout 已缓冲

想象在您最喜欢的游乐园乘坐过山车。乘客出现（以某种不同的速度）并排队。火车定期抵达并登上乘客（最多可容纳火车的最大载客量）。当火车满员或经过足够的时间后，火车载着一批乘客出发，旅程开始。无法登上当前列车的乘客将等待下一趟列车。

这个类比类似于 C++ 中发送到 std::cout 的输出的典型处理方式。我们程序中的语句请求将输出发送到控制台。但是，该输出通常不会立即发送到控制台。相反，请求的输出“排队”，并存储在专门用于收集此类请求的内存区域（称为缓冲区）中。缓冲区会定期刷新，这意味着缓冲区中收集的所有数据都会传输到其目的地（在本例中为控制台）。

这也意味着，如果您的程序在刷新缓冲区之前崩溃、中止或暂停（例如出于调试目的），则不会显示仍在缓冲区中等待的任何输出。

std::endl 与 ‘\n’

使用 std::endl 可能有点低效，因为它实际上执行两项工作：将光标移动到控制台的下一行，并刷新缓冲区。将文本写入控制台时，我们通常不需要刷新每行末尾的缓冲区。让系统定期刷新自己会更有效（它的设计目的是有效地执行此操作）。

因此，通常首选使用“\n”字符。’\n’ 字符将光标移动到控制台的下一行，但不请求刷新，因此它通常会执行得更好。’\n’ 字符也更简洁，因为它更短并且可以嵌入到现有文本中。

下面是一个以两种不同方式使用 ‘\n’ 的示例：

#include <iostream> // for std::cout

int main()
{
    int x{ 5 };
    std::cout << "x is equal to: " << x << '\n'; // 独立使用“\n”
    std::cout << "And that's all, folks!\n"; // 使用嵌入双引号文本的 '\n' （注意：以这种方式使用时没有单引号）
    return 0;
}

输出：

x is equal to: 5
And that's all, folks!

当’\n’单独使用将光标移动到控制台的下一行时，应该用单引号引起来。当嵌入到已经用双引号引起来的文本中时，不需要额外的引号。

std::cin

std::cin是库中定义的另一个预定义变量iostream。使用插入运算符 ( ) 将数据打印到控制台（代表“字符输入”），使用std::cout提取运算符 ( )从键盘读取输入。输入必须存储在要使用的变量中。<<std::cin>>

#include <iostream>  // 用于 std::cout 和 std::cin

int main()
{
    std::cout << "请输入一个数字："; // 向用户询问一个数字

    int x{ }; // 定义变量 x 以保存用户输入（并进行零初始化）
    std::cin >> x; // 从键盘获取数字并将其存储在变量 x 中

    std::cout << "您输入了 " << x << '\n';
    return 0;
}

尝试自己编译该程序并运行它。运行程序时，第 5 行将打印“请输入一个数字：”。当代码到达第 8 行时，你的程序将等待你输入。输入数字（并按 Enter 键）后，您输入的数字将分配给变量x。最后，在第 10 行，程序将打印“您输入了”，后跟您刚刚输入的数字。

例如（我输入了4）：

请输入一个数字：4
您输入了 4

这是从用户获取键盘输入的简单方法，我们将在以后的许多示例中使用它。请注意，接受输入时不需要使用“\n”，因为用户需要按 Enter键才能接受输入，这会将光标移动到控制台的下一行。

如果您的屏幕在输入数字后立即关闭，请参阅一些常见的 C++ 问题的解决方案。

就像可以在一行中输出多于一位文本一样，也可以在一行中输入多个值：

#include <iostream>  // 用于 std::cout 和 std::cin

int main()
{
    std::cout << "输入两个数字，以空格分隔：";

    int x{ }; // 定义变量 x 以保存用户输入（并进行零初始化）
    int y{ }; // 定义变量 y 以保存用户输入（并进行零初始化）
    std::cin >> x >> y; // 获取两个数字并分别存储在变量 x 和 y 中

    std::cout << "您输入了 " << x << " 和 " << y << '\n';

    return 0;
}

输出：

输入两个数字，以空格分隔：5 6
您输入了 5 和 6

C++ I/O 库不提供无需用户按Enter即可接受键盘输入的方法。如果这是您想要的，则必须使用第三方库。对于控制台应用程序，我们建议使用pdcurses、FXTUI、cpp-terminal或notcurses。许多图形用户界面库都有自己的函数来完成这种事情。

概括

新程序员经常混淆 std::cin、std::cout、插入运算符 ( <<) 和提取运算符 ( >>)。这是一个容易记住的方法：

• std::cin并std::cout始终位于声明的左侧。
• std::cout用于输出一个值（cout=字符输出）
• std::cin用于获取输入值（cin = 字符输入）
• <<与 std::cout 一起使用，显示数据移动的方向（如果std::cout代表控制台，则输出数据从变量移动到控制台）。std::cout << 4将值 4 移至控制台
• >>与 一起使用std::cin，显示数据移动的方向（如果 std::cin 代表键盘，则输入数据从键盘移动到变量）。std::cin >> x将用户从键盘输入的值移至 x