机器人CPP编程基础-04输入Input

机器人CPP编程基础-03变量类型Variables Types

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 ……AI……

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C++

#include<iostream> // 引入iostream库，这个库包含了对输入/输出进行操作所需的函数和对象  
  
using namespace std; // 使用命名空间std，这样我们就可以直接使用std中的名字，而不用在每次使用时都写std::  
  
main() // 定义程序的主函数  
{  
    // cin - console input 这是从控制台输入数据，cin代表“console input”  
    int a; // 定义一个整数变量a  
    cin >> a; // 从控制台获取输入，并将输入的值存储在变量a中  
    cout << "Variable name a = " << a << endl; // 输出变量a的值和它的名字  
  
    string name,surname; // 定义两个字符串变量name和surname  
  
    cout << "Enter your name : "; // 输出提示信息，让用户输入他们的名字  
    cin >> name; // 从控制台获取输入，并将输入的值存储在变量name中  
  
    cout << "Enter your surname : "; // 输出提示信息，让用户输入他们的姓氏  
    cin >> surname; // 从控制台获取输入，并将输入的值存储在变量surname中  
  
    cout << "Welcome "<<name<<" "<<surname<<endl; // 输出欢迎信息，包含用户的名字和姓氏  
}

C++中，输入是通过标准输入流（stdin）进行的，通常使用cin对象来实现。cin对象是istream类的实例，它提供了许多输入方法来读取不同类型的数据。

以下是一些常用的C++输入方法：

1. 读取字符：

cpp复制代码

	char ch;
	cin >> ch;

这将从标准输入流中读取一个字符，并将其存储在变量ch中。

1. 读取字符串：

cpp复制代码

	string str;
	cin >> str;

这将从标准输入流中读取一行字符串，并将其存储在变量str中。

1. 读取整数：

cpp复制代码

	int num;
	cin >> num;

这将从标准输入流中读取一个整数，并将其存储在变量num中。

1. 读取浮点数：

cpp复制代码

	double num;
	cin >> num;

这将从标准输入流中读取一个浮点数，并将其存储在变量num中。

1. 读取多个相同类型的数据：

cpp复制代码

	int a, b, c;
	cin >> a >> b >> c;

这将从标准输入流中连续读取三个整数，并将它们分别存储在变量a、b和c中。

1. 读取一行数据：

cpp复制代码

	string line;
	getline(cin, line);

这将从标准输入流中读取一行字符串，并将其存储在变量line中。注意，getline()函数会读取包括行末尾的换行符在内的整个行。

1. 忽略一行数据：

cpp复制代码

cin.ignore();

这将忽略从标准输入流中读取的一行数据，包括其中的字符、数字和其他内容。

总之，C++的输入操作可以通过使用cin对象和其提供的方法来实现，适用于不同的数据类型和场景。

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Arduino

#include <Arduino.h>  
  
void setup() {  
  Serial.begin(9600); // 初始化串口通信，波特率为9600  
}  
  
void loop() {  
  int a;  
  Serial.println("Enter a number:"); // 提示用户输入一个数字  
  if (Serial.available() > 0) {  
    a = Serial.parseInt(); // 从串口读取输入的数字  
    Serial.print("Variable name a = ");  
    Serial.print(a);  
    Serial.println();  
  }  
  
  String name = "John"; // 假设默认名字为John  
  Serial.println("Enter your name (or just press Enter to use default name John):");  
  if (Serial.available() > 0) {  
    name = Serial.readString(); // 从串口读取输入的名字  
  }  
  Serial.print("Welcome ");  
  Serial.print(name);  
  Serial.println();  
  
  String surname = "Doe"; // 假设默认姓氏为Doe  
  Serial.println("Enter your surname (or just press Enter to use default surname Doe):");  
  if (Serial.available() > 0) {  
    surname = Serial.readString(); // 从串口读取输入的姓氏  
  }  
  Serial.print(name);  
  Serial.print(" ");  
  Serial.print(surname);  
  Serial.println();  
  
  delay(1000); // 等待1秒钟后重复循环  
}

在Arduino IDE中，需要使用#include <Arduino.h>来引入Arduino库，而不是#include<iostream>。此外，Arduino IDE使用串口通信来与计算机进行交互，因此需要使用Serial.println()和Serial.readString()等函数来读取和输出数据。最后，代码中使用了delay()函数来等待1秒钟，以便让用户有时间输入数据。

Arduino的C++输入主要通过其特有的Serial类实现。Arduino通过串口（Serial port）与计算机或其他设备进行通信。

以下是在Arduino中实现输入的一些基本方法：

1. 使用Serial.read()：这个函数从串口读取字节，并返回它们。如果没有可读的字节，该函数将返回-1。

c复制代码

int incomingByte = Serial.read(); // 读取一个字节，并将其存储在变量incomingByte中

1. 使用Serial.available()：这个函数检查是否有可从串口读取的字节。如果有，它将返回可读取的字节数。

arduino复制代码

	if (Serial.available() > 0) {
	// 读取输入
	}

1. 使用Serial.parseInt()或Serial.readString()：这两个函数都是为了从串口读取数据并解析为整数或字符串。

arduino复制代码

	int incomingInt = Serial.parseInt(); // 从串口读取并解析为整数
	String incomingString = Serial.readString(); // 从串口读取并解析为字符串

需要注意的是，Arduino的输入方法主要参考了Arduino的Print类和Stream类，但具体的实现方式可能会有所不同。在编写Arduino程序时，最好查阅相关文档，以确保正确使用相关函数和类。

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ROS1

#include <ros/ros.h>  
#include <std_msgs/String.h>  
  
int main(int argc, char **argv)  
{  
    // Initialize ROS node  
    ros::init(argc, argv, "my_node");  
  
    // Create a ROS node handle  
    ros::NodeHandle nh;  
  
    // Create a private node handle (optional)  
    ros::NodeHandle private_nh("~");  
  
    // Create a ROS timer (optional, for publishing at a specific rate)  
    ros::Timer timer = nh.createTimer(ros::Duration(1.0), boost::bind(&myCallbackFunction));  
  
    // Create a ROS Publisher (for publishing messages)  
    ros::Publisher pub = nh.advertise<std_msgs::String>("my_topic", 1000);  
  
    // Create a ROS Service Client (for calling services)  
    ros::ServiceClient client = nh.serviceClient<my_service>("my_service_name");  
  
    // Create a ROS Service Server (for handling service calls)  
    ros::ServiceServer server = nh.advertiseService("my_service_name", &myServiceCallback);  
  
    // Create a ROS message for publishing or subscribing to topics  
    std_msgs::String msg;  
    msg.data = "Hello, world!";  
  
    // Create a ROS console stream for printing messages to the console  
    ros::console::notifyInit();  
    std::string line;  
    while (getline(std::cin, line)) {  
        if (line == "exit") break;  
        roscpp::MessageOnConsole(line);  
    }  
    ros::console::shutdown();  
  
    return 0;  
}

在ROS1（Robot Operating System 1）中，输入通常通过订阅特定主题的方式实现。ROS1中的主题是发布/订阅模型，允许节点（Nodes）之间进行通信。节点可以发布特定主题，而其他节点可以订阅这些主题以接收消息。

以下是在ROS1中实现C++输入的基本步骤：

1. 创建ROS1 C++节点：首先，需要创建一个ROS1 C++节点，该节点将订阅特定主题并处理接收到的消息。

2. 包含必要的头文件：在C++源文件中，需要包含ROS1相关的头文件，以便使用ROS1的功能和数据类型。

cpp复制代码

	#include <ros/ros.h>
	#include <std_msgs/String.h>

1. 创建回调函数：定义一个回调函数，该函数将在接收到特定主题的消息时被调用。在回调函数中，可以处理接收到的消息并进行必要的操作。

cpp复制代码

	void messageCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)
	{
	// 处理接收到的消息
	std::string receivedMessage = msg->data;
	// 执行其他操作...
	}

1. 初始化ROS1节点：在main()函数中，需要初始化ROS1节点并设置回调函数。

cpp复制代码

	int main(int argc, char** argv)
	{
	// 初始化ROS1节点
	ros::init(argc, argv, "my_node");
	// 创建节点句柄
	ros::NodeHandle nh;
	// 订阅特定主题的消息，并设置回调函数
	ros::Subscriber sub = nh.subscribe("my_topic", 1000, messageCallback);
	// 进入循环，等待消息
	ros::spin();
	return 0;
	}

1. 编译和运行：将C++源文件编译为可执行文件，并将其与ROS1环境一起运行。确保正确设置ROS1环境变量和依赖项。

这是一个简单的示例，展示了如何在ROS1中使用C++实现输入。根据实际需求，您可能还需要处理不同类型的消息、设置发布者（Publisher）等。详细的ROS1开发指南和文档可参考官方网站。

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AI无穷生成，也是十分恐怖的。如何才好用呢？

C++20引入了一些新的输入和输出（I/O）功能，包括文件流、字符串流、格式化输入和输出等。下面详细介绍这些功能。

1. 文件流

C++20引入了std::ifstream和std::ofstream，分别用于读取和写入文件。std::ifstream用于从文件中读取数据，而std::ofstream用于将数据写入文件。

以下是一个简单的示例，演示如何使用文件流读取和写入数据：

c复制代码

	#include <iostream>
	#include <fstream>
	#include <string>
	int main() {
	// 创建一个输入文件流对象
	std::ifstream inputFile("input.txt");
	// 从输入文件流中读取数据
	std::string line;
	while (std::getline(inputFile, line)) {
	std::cout << line << std::endl;
	}
	// 创建一个输出文件流对象
	std::ofstream outputFile("output.txt");
	// 将数据写入输出文件流
	outputFile << "Hello, World!" << std::endl;
	return 0;
	}

在上面的示例中，我们使用std::ifstream从名为“input.txt”的文件中读取数据，并使用std::getline逐行读取数据。然后，我们使用std::ofstream将数据写入名为“output.txt”的文件中。

1. 字符串流

C++20还引入了std::istringstream和std::ostringstream，分别用于从字符串中读取和将数据写入字符串。这些类可以方便地将字符串转换为其他数据类型，并可以轻松地将数据存储在字符串中。

以下是一个简单的示例，演示如何使用字符串流读取和写入数据：

c复制代码

	#include <iostream>
	#include <sstream>
	#include <string>
	int main() {
	// 创建一个输入字符串流对象
	std::istringstream inputString("123 456 789");
	// 从输入字符串流中读取数据
	int a, b, c;
	inputString >> a >> b >> c;
	std::cout << "a = " << a << ", b = " << b << ", c = " << c << std::endl;
	// 创建一个输出字符串流对象
	std::ostringstream outputString;
	// 将数据写入输出字符串流
	outputString << "Hello, World!" << std::endl;
	std::cout << outputString.str() << std::endl;
	return 0;
	}

在上面的示例中，我们使用std::istringstream从字符串“123 456 789”中读取三个整数。然后，我们使用std::ostringstream将字符串“Hello, World!”写入字符串流中，并使用str()方法将其转换为字符串。

1. 格式化输入和输出

C++20引入了新的格式化输入和输出功能，可以更方便地控制数据的格式。这些功能包括控制输出格式、控制浮点数精度、设置宽度和填充字符等。

以下是一个简单的示例，演示如何使用格式化输出控制数据的格式：

c复制代码

	#include <iostream>
	#include <iomanip>
	int main() {
	int x = 123;
	double y = 3.14159;
	// 使用格式化输出控制数据的格式
	std::cout << std::setw(10) << std::setprecision(4) << std::fixed << x << " " << y << std::endl;
	return 0;
	}

在上面的示例中，我们使用std::setw设置输出的宽度为10个字符，使用std::setprecision设置浮点数的精度为4位小数，并使用std::fixed指定浮点数以固定点表示。输出结果如下：

复制代码

123 3.1416

除了格式化输出，C++20还提供了格式化输入功能。以下是一个简单的示例，演示如何使用格式化输入读取整数和浮点数：

c复制代码

	#include <iostream>
	#include <iomanip>
	#include <string>
	#include <sstream>
	int main() {
	std::string input = "123 3.14159";
	std::istringstream inputStream(input);
	int x;
	double y;
	// 使用格式化输入读取整数和浮点数
	inputStream >> std::setw(10) >> x >> y;
	std::cout << "x = " << x << ", y = " << y << std::endl;
	return 0;
	}

在上面的示例中，我们使用std::istringstream将字符串“123 3.14159”转换为一个字符串流。然后，我们使用std::setw设置输入的宽度，并使用>>运算符从字符串流中读取整数和浮点数。输出结果如下：

c复制代码

x = 123, y = 3.1416

1. 结构化绑定

C++20还引入了结构化绑定功能，可以方便地同时访问结构体或联合体的多个成员。

以下是一个简单的示例，演示如何使用结构化绑定：

c复制代码

	#include <iostream>
	struct Person {
	std::string name;
	int age;
	};
	int main() {
	Person p = {"Alice", 25};
	// 使用结构化绑定同时访问Person的成员
	std::cout << p.name << " is " << p.age << " years old." << std::endl;
	return 0;
	}

输出结果为：

复制代码

Alice is 25 years old.

除了结构体，结构化绑定也可以用于联合体和数组。以下是一个示例，演示如何使用结构化绑定访问联合体和数组的成员：

c复制代码

	#include <iostream>
	#include <array>
	union Uint8 {
	unsigned char value;
	struct {
	unsigned char least_significant_byte : 8;
	};
	};
	int main() {
	Uint8 u = {0x12};
	// 使用结构化绑定访问联合体的成员
	std::cout << u.least_significant_byte << std::endl;
	std::array<int, 3> a = {1, 2, 3};
	// 使用结构化绑定访问数组的成员
	std::cout << a[0] << " " << a[1] << " " << a[2] << std::endl;
	return 0;
	}

输出结果为：

makefile复制代码

	12
	1 2 3

通过使用结构化绑定，可以方便地同时访问结构体、联合体和数组的多个成员，提高了代码的可读性和编写效率。

1. 范围for循环

C++20引入了范围for循环（Range-based for loop），可以方便地遍历容器（如数组、向量、列表等）和迭代器范围。

以下是一个简单的示例，演示如何使用范围for循环遍历数组：

c复制代码

	#include <iostream>
	#include <array>
	int main() {
	std::array<int, 5> a = {1, 2, 3, 4, 5};
	// 使用范围for循环遍历数组
	for (const auto &elem : a) {
	std::cout << elem << " ";
	}
	std::cout << std::endl;
	return 0;
	}

输出结果为：

复制代码

1 2 3 4 5

除了数组，范围for循环也可以用于其他容器，如向量、列表等。以下是一个示例，演示如何使用范围for循环遍历向量：

c复制代码

	#include <iostream>
	#include <vector>
	int main() {
	std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
	// 使用范围for循环遍历向量
	for (const auto &elem : v) {
	std::cout << elem << " ";
	}
	std::cout << std::endl;
	return 0;
	}

输出结果为：

复制代码

1 2 3 4 5

通过使用范围for循环，可以方便地遍历容器和迭代器范围，而无需手动使用索引。这使得代码更加简洁和易于阅读。

1. 初始化列表

C++20引入了初始化列表（Initializer List）语法，可以方便地对容器和其他变量进行初始化。

以下是一个示例，演示如何使用初始化列表对向量进行初始化：

c复制代码

	#include <iostream>
	#include <vector>
	int main() {
	// 使用初始化列表对向量进行初始化
	std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
	// 使用范围for循环遍历向量并输出
	for (const auto &elem : v) {
	std::cout << elem << " ";
	}
	std::cout << std::endl;
	return 0;
	}

输出结果为：

复制代码

1 2 3 4 5

除了向量，初始化列表还可以用于初始化其他类型，如结构体、联合体等。以下是一个示例，演示如何使用初始化列表对结构体进行初始化：

c复制代码

	#include <iostream>
	struct Point {
	int x;
	int y;
	};
	int main() {
	// 使用初始化列表对Point结构体进行初始化
	Point p = {10, 20};
	// 输出结构体的成员值
	std::cout << "x: " << p.x << ", y: " << p.y << std::endl;
	return 0;
	}

输出结果为：

makefile复制代码

x: 10, y: 20

通过使用初始化列表，可以方便地对变量和容器进行初始化，使得代码更加简洁和易于阅读。

1. 位运算

C++20引入了位运算的功能，可以使用“&”（按位与）、“|”（按位或）、“^”（按位异或）、“~”（按位非）、“>>”和“<<”（右移和左移）操作符进行位运算。

以下是一个示例，演示如何使用位运算对整数进行按位与、按位或和按位异或操作：

c复制代码

	#include <iostream>
	int main() {
	int a = 5; // 二进制表示为 0101
	int b = 3; // 二进制表示为 0011
	// 按位与操作
	int and_result = a & b; // 0101 & 0011 = 0001，结果为1
	std::cout << "按位与的结果是：" << and_result << std::endl;
	// 按位或操作
	int or_result = a | b; // 0101 | 0011 = 0111，结果为7
	std::cout << "按位或的结果是：" << or_result << std::endl;
	// 按位异或操作
	int xor_result = a ^ b; // 0101 ^ 0011 = 0110，结果为6
	std::cout << "按位异或的结果是：" << xor_result << std::endl;
	return 0;
	}

输出结果为：

makefile复制代码

	按位与的结果是：1
	按位或的结果是：7
	按位异或的结果是：6

除了以上操作，C++20还支持位非、左移和右移运算。这些运算可以用于低级编程和高效的数据处理。

1. 结构化绑定

C++20引入了结构化绑定功能，可以方便地同时访问结构体或联合体的多个成员。

以下是一个示例，演示如何使用结构化绑定：

c复制代码

	#include <iostream>
	struct Person {
	std::string name;
	int age;
	};
	int main() {
	Person p = {"Alice", 25};
	// 使用结构化绑定同时访问Person的成员
	std::cout << p.name << " is " << p.age << " years old." << std::endl;
	return 0;
	}

输出结果为：

复制代码

Alice is 25 years old.

通过使用结构化绑定，可以方便地同时访问结构体或联合体的多个成员，而无需逐个单独访问它们。这使得代码更加简洁和易于阅读。

这些是C++20引入的一些重要功能。还有其他一些功能和改进，但这些是其中一些最重要的。

1. 线程

C++20引入了线程库，可以方便地编写多线程程序。这个库包含了许多关于线程、任务和并发操作的新功能。

以下是一个简单的示例，演示如何使用线程库：

c复制代码

	#include <iostream>
	#include <thread>
	void my_function(int x) {
	std::cout << "Thread function called with argument: " << x << std::endl;
	}
	int main() {
	// 创建一个新的线程，并让它执行my_function函数
	std::thread my_thread(my_function, 10);
	// 在主线程中输出一条消息
	std::cout << "Main thread message" << std::endl;
	// 等待my_thread线程执行结束
	my_thread.join();
	return 0;
	}

这个程序会创建一个新的线程，并让它执行my_function函数。然后，主线程会输出一条消息，并等待新线程执行结束。

线程库还包括更多的功能，如任务并行化、线程同步、条件变量、原子操作等。这些功能可以让你更方便地编写并行和多线程程序。

1. 三元运算符

C++20引入了三元运算符?:，可以更方便地进行条件判断。这个运算符的语法如下：

c复制代码

condition ? expression1 : expression2

如果condition为真，则表达式的值为expression1；否则，表达式的值为expression2。

以下是一个示例，演示如何使用三元运算符：

c复制代码

	#include <iostream>
	int main() {
	int a = 10;
	int b = 20;
	// 使用三元运算符根据条件选择值
	int max_value = (a > b) ? a : b;
	std::cout << "Max value: " << max_value << std::endl;
	return 0;
	}

这个程序会输出Max value: 20，因为当a > b为假时，max_value的值被赋为b。

1. 类型推导

C++20引入了类型推导的新功能，使得变量的类型可以自动推导得出。这个功能主要适用于范围for循环和三元运算符。

以下是一个示例，演示如何使用类型推导：

c复制代码

	#include <iostream>
	#include <vector>
	int main() {
	std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
	// 使用范围for循环和类型推导遍历numbers向量
	for (auto [first, second] : numbers) {
	std::cout << first << " " << second << std::endl;
	}
	return 0;
	}

这个程序会输出：

makefile复制代码

	1 2
	3 4
	5

在这个示例中，auto [first, second]表示我们要创建一个新的变量first和second，它们的类型将由编译器根据numbers向量的元素推导得出。

类型推导使得代码更加简洁，同时也提高了可读性。

1. 模式匹配（Pattern Matching）

C++20引入了模式匹配的功能，可以使用match关键字进行模式匹配的判断。这个功能主要适用于结构化绑定和类型推导。

以下是一个示例，演示如何使用模式匹配：

c复制代码

	#include <iostream>
	#include <variant>
	enum class Color { Red, Green, Blue };
	struct RGB {
	Color color;
	int red;
	int green;
	int blue;
	};
	int main() {
	std::variant<RGB, std::string> value = RGB{Color::Red, 255, 0, 0};
	// 使用模式匹配和结构化绑定判断value的类型并访问其成员
	if (const auto &rgb = std::get_if<RGB>(&value)) {
	switch (rgb->color) {
	case Color::Red:
	std::cout << "RGB color: Red" << std::endl;
	break;
	case Color::Green:
	std::cout << "RGB color: Green" << std::endl;
	break;
	case Color::Blue:
	std::cout << "RGB color: Blue" << std::endl;
	break;
	default:
	std::cout << "Unknown color" << std::endl;
	}
	} else {
	std::cout << "Value is not an RGB object" << std::endl;
	}
	return 0;
	}

1. 泛型（Generic）

C++20引入了泛型的功能，可以使用<template>标签定义泛型模板。这使得代码更加通用和可重用。

以下是一个示例，演示如何使用泛型：

c复制代码

	#include <iostream>
	template <typename T>
	T sum(T a, T b) {
	return a + b;
	}
	int main() {
	int x = 5;
	double y = 3.5;
	// 使用泛型函数计算整数和浮点数的和
	std::cout << "Sum of " << x << " and " << y << ": " << sum(x, y) << std::endl;
	return 0;
	}

这个程序会输出：

makefile复制代码

Sum of 5 and 3.5: 8.5

在这个示例中，我们使用template <typename T>定义了一个泛型函数sum，它可以接受任何类型的参数并返回它们的和。然后，我们使用该函数计算了一个整数和一个浮点数的和。

泛型的引入使得代码更加灵活和可重用。

1. 范围for循环（Range-based for loop）

C++20引入了范围for循环的功能，可以方便地遍历容器（如向量、列表、集合等）和数组。

以下是一个示例，演示如何使用范围for循环：

c复制代码

	#include <iostream>
	#include <vector>
	int main() {
	std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
	// 使用范围for循环遍历numbers向量并输出每个元素的值
	for (const auto &num : numbers) {
	std::cout << num << " ";
	}
	std::cout << std::endl;
	return 0;
	}

这个程序会输出：

makefile复制代码

1 2 3 4 5

在这个示例中，我们使用for (const auto &num : numbers)语法来遍历numbers向量，其中num是每个元素的一个引用。这种写法更加简洁明了，使得代码更加易于阅读和理解。

当然，除了上面提到的，C++20还有以下几个重要的功能：

1. 概念（Concepts）：提供了一种描述函数或类模板约束的方式，以确保只有符合特定概念的类型才能用于函数或类模板的实例化。这有助于提高代码的清晰度和可维护性。
2. 协程（Coroutines）：允许函数在执行过程中挂起（suspend），以便稍后继续执行。协程在异步编程、生成器等场景中非常有用。
3. 模块（Modules）：将相关代码打包到模块中，并使用export关键字将其导出。这有助于组织代码，提高编译速度和可维护性。
4. 类型别名（Type aliases）：可以使用using关键字定义类型别名，这有助于提高代码的可读性和可维护性。
5. 结构化绑定（Structured binding）：允许将一个数组、元组或其他复合类型的多个成员变量同时赋值给不同的变量。这有助于简化代码并提高可读性。

这些功能进一步增强了C++20的语法和功能，使其更加现代化和灵活。