第七章：C++中的输入与输出
C++中的输入与输出
在C++中，输入和输出是程序与用户或外部设备进行交互的重要方式。本文将深入讲解C++中输入与输出的概念、常用的输入输出函数和相关操作符，并结合大量的代码示例和实际案例来帮助您更好地理解。
输入
在C++中，常用的输入函数是cin，它允许程序接收来自用户的输入并存储到相应的变量中。
以下是不同场景下的示例，演示了如何使用cin获取用户输入：
示例 1：获取整数输入
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
int number;
cout << "请输入一个整数：" << endl;
cin >> number;
cout << "您输入的整数是：" << number << endl;
return 0;
}
运行结果示例：
请输入一个整数：
42
您输入的整数是：42
示例 2：获取字符串输入
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
string name;
cout << "请输入您的姓名：" << endl;
cin >> name;
cout << "您的姓名是：" << name << endl;
return 0;
}
运行结果示例：
请输入您的姓名：
John Doe
您的姓名是：John
示例 3：获取带有空格的字符串输入
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
string full_name;
cout << "请输入您的全名：" << endl;
cin.ignore(); // 忽略之前的换行符
getline(cin, full_name); // 读取整行输入
cout << "您的全名是：" << full_name << endl;
return 0;
}
运行结果示例：
请输入您的全名：
John Doe
您的全名是：John Doe
输出
C++中的输出函数是cout，它用于将程序中的数据显示在控制台上，便于用户查看。
以下是不同场景下的示例，展示了如何使用cout进行输出：
示例 1：输出变量值
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
int number = 42;
string name = "John Doe";
cout << "整数：" << number << endl;
cout << "字符串：" << name << endl;
return 0;
}
运行结果示例：
整数：42
字符串：John Doe
示例 2：格式化输出
#include <iomanip>
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
double number = 3.1415926;
int value = 42;
cout << "默认输出：" << number << endl;
cout << "定点表示：" << fixed << number << endl;
cout << "科学计数法：" << scientific << number << endl;
cout << "带宽度的输出：" << setw(10) << value << endl;
cout << "十六进制表示：" << hex << value << endl;
return 0;
}
运行结果示例：
默认输出：3.14159
定点表示：3.141593
科学计数法：3.141593e+00
带宽度的输出： 42
十六进制表示：2a
文件输入和输出
除了控制台输入和输出之外，C++还提供了对文件的输入和输出操作。通过使用相关的文件流类，我们可以从文件中读取数据或将数据写入到文件中。
以下是不同场景下的示例，展示了如何进行文件输入和输出：
示例 1：文件写入
#include <fstream>
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
ofstream outputFile("data.txt"); // 创建用于输出的文件流对象
if (outputFile.is_open()) {
outputFile << "Hello, World!" << endl;
outputFile << "This is a test." << endl;
outputFile.close();
} else {
cout << "无法打开文件" << endl;
}
return 0;
}
执行该程序后，在同一目录下会生成一个名为data.txt的文件，并将指定的文本内容写入其中。
示例 2：文件读取
#include <fstream>
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
ifstream inputFile("data.txt"); // 创建用于输入的文件流对象
if (inputFile.is_open()) {
string line;
while (getline(inputFile, line)) {
cout << line << endl;
}
inputFile.close();
} else {
cout << "无法打开文件" << endl;
}
return 0;
}
执行该程序后，会读取之前生成的data.txt文件，并将文件中的每行内容显示在控制台上。
异常处理
在实际编程中，需要对读取输入或写入输出进行错误处理。C++中提供了异常处理机制，用于应对可能出现的异常情况。
以下是一个示例，展示了如何使用try-catch块来捕获和处理异常：
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
int number;
cout << "请输入一个整数：" << endl;
try {
cin.exceptions(ios_base::failbit); // 启用cin的异常抛出机制
cin >> number;
cout << "您输入的整数是：" << number << endl;
} catch (exception& e) {
cout << "发生了异常：" << e.what() << endl;
}
return 0;
}
上述代码中，我们通过启用cin的异常抛出机制，使其在发生异常时抛出ios_base::failure异常。然后，使用try-catch块来捕获并处理该异常。
如果用户输入的不是整数，则会触发异常，并进入catch块进行相关处理。