C++ stream格式化輸出輸入

原創 kamaliang 2020-02-24 09:51

本文摘自C++primer第四版附錄A3

A.3.3. 控制輸出格式

許多操縱符使我們能夠改變輸出的外觀。有兩大類的輸出控制：控制數值的表示，以及控制填充符的數量和佈局。

控制布爾值和格式

改變對象格式化狀態的操縱符的一個例子是 boolalpha 操縱符。默認情況下，將 bool 值顯示爲 1 或 0，true 值顯示爲 1，而 false值顯示爲 0。可以通過流的 boolalpha 操縱符覆蓋這個格式化：

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


執行時，這段程序產生下面的輸出：


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




一旦將 boolalpha “寫”至 cout，從這個點起就改變了 cout 將怎樣顯示 bool 值，後續顯示 bool 值的操作將用 true 或 false 進行顯示。



要取消 cout 的格式狀態改變，必須應用 noboolalpha：


bool bool_val;
cout << boolalpha    // sets internal state of cout
     << bool_val
     << noboolalpha; // resets internal state to default formatting




現在只改變 bool 值的格式化來顯示 bool_val，並且立即將流重置爲原來的狀態。


指定整型值的基數


默認情況下，用十進制讀寫整型值。通過使用操縱符 hex、oct 和 dec，程序員可以將表示進制改爲八進制、十六進制或恢復十進制（浮點值的表示不受影響）：


const int ival = 15, jval = 1024; // const, so values never change
     cout << "default: ival = " << ival
          << " jval = " << jval << endl;
     cout << "printed in octal: ival = " << oct << ival
          << " jval = " << jval << endl;
     cout << "printed in hexadecimal: ival = " << hex << ival
          << " jval = " << jval << endl;
     cout << "printed in decimal: ival = " << dec << ival
          << " jval = " << jval << endl;




編譯和執行的時候，程序產生下面的輸出：


default: ival = 15 jval = 1024
     printed in octal: ival = 17 jval = 2000
     printed in hexadecimal: ival = f jval = 400
     printed in decimal: ival = 15 jval = 1024




注意，像 boolalpha 一樣，這些操縱符改變格式狀態。它們影響緊接在後面的輸出，以及所有後續的整型輸出，直到通過調用另一操縱符重圍格式爲止。



指出輸出的基數


默認情況下，顯示數值的時候，不存在關於所用基數的可見記號。例如，20 是 20,還是 16 的八進制表示？按十進制模式顯示數值的時候，會按我們期待的格式打印數值。如果需要打印八進制或十六進制值，可能應該也使用 showbase 操縱符。showbase 操縱符導致輸出流使用的約定，與指定整型常量基數所用的相同：


  • 

    以 0x 爲前導表示十六進制。
    

  • 

    以 0 爲前導表示八進制。
    

  • 

    沒有任何前導表示十進制。
    

修改程序使用 showbase 如下：


const int ival = 15, jval = 1024; // const so values never change
     cout << showbase; // show base when printing integral values
     cout << "default: ival = " << ival
          << " jval = " << jval << endl;
     cout << "printed in octal: ival = " << oct << ival
          << " jval = " << jval << endl;
     cout << "printed in hexadecimal: ival = " << hex << ival
          << " jval = " << jval << endl;
     cout << "printed in decimal: ival = " << dec << ival
          << " jval = " << jval << endl;
     cout << noshowbase; // reset state of the stream




修改後的輸出使得基礎值到底是什麼很清楚：


default: ival = 15 jval = 1024
     printed in octal: ival = 017 jval = 02000
     printed in hexadecimal: ival = 0xf jval = 0x400
     printed in decimal: ival = 15 jval = 1024




noshowbase 操縱符重置 cout，以便它不再顯示整型值的表示基數。


默認情況下，十六進制值用帶小寫 x 的小寫形式打印。可以應用 uppercase 操縱符顯示 X 並將十六進制數字 a - f 顯示爲大寫字母。


cout << uppercase << showbase << hex
          << "printed in hexadecimal: ival = " << ival
          << " jval = " << jval << endl
          << nouppercase << endl;




前面的程序產生下面的輸出：


printed in hexadecimal: ival = 0XF jval = 0X400


要恢復小寫，就應用 nouppercase 操縱符。


控制浮點值的格式


對於浮點值的格式化，可以控制下面三個方面：


  • 

    精度：顯示多少位數字。
    

  • 

    記數法：用小數還是科學記法法顯示。
    

  • 

    對是整數的浮點值的小數點的處理。
    

默認情況下，使用六位數字的精度顯示浮點值。如果值沒有小數部分，則省略小數點。使用小數形式還是科學記數法顯示數值取決於被顯示的浮點數的值，標準庫選擇增強數值可讀性的格式，非常大和非常小的值使用科學記數法顯示，其他值使用小數形式。


指定顯示精度


默認情況下，精度控制顯示的數字總位數。顯示的時候，將浮點值四捨五入到當前精度。因此，如果當前精度是 4，則 3.14159 成爲3.142；如果精度是 3，打印爲 3.14。


通過名爲 precision 的成員函數，或者通過使用 setprecision 操縱符，可以改變精度。precision 成員是重載的（第
7.8 節）：一個版本接受一個 int 值並將精度設置爲那個新值，它返回先前的精度值；另一個版本不接受實參並返回當前精度值。setprecision 操縱符接受一個實參，用來設置精度。


下面的程序說明控制顯示浮點值所用精度的不同方法：


// cout.precision reports current precision value
     cout << "Precision: " << cout.precision()
          << ", Value: "   << sqrt(2.0) << endl;
     // cout.precision(12) asks that 12 digits of precision to be printed
     cout.precision(12);
     cout << "Precision: " << cout.precision()
          << ", Value: "   << sqrt(2.0) << endl;
     // alternative way to set precision using setprecision manipulator
     cout << setprecision(3);
     cout << "Precision: " << cout.precision()
          << ", Value: "   << sqrt(2.0) << endl;




編譯並執行後，程序產生下面的輸出：


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




這個程序調用標準庫中的 sqrt 函數，可以在頭文件 cmath 中找到它。sqrt 函數量重載的，可以用 float、double 或 long
double實參調用，它返回實參的平方根。







 


操縱符和其他接受實參的操縱符定義在頭文件 iomanip 中。







控制記數法


默認情況下，用於顯示浮點值的記數法取決於數的大小：如果數很大或很小，將按科學記數法顯示，否則，使用固定位數的小數。標準庫選擇使得數容易閱讀的記數法。







 


將浮點數顯示爲普通數（相對於顯示貨幣、百分比，那時我們希望控制值的外觀）的時候，通常最好讓標準庫來選擇使用的記數法。要強制科學記數法或固定位數小數的一種情況是在顯示錶的時候，表中的小數點應該對齊。







如果希望強制科學記數法或固定位數小數表示，可以通過使用適當的操縱符做到這一點：scientific 操縱符將流變爲使用科學記數法。像在十六進制值上顯示 x 一樣，也可以通過 uppercase 操縱符控制科學記數法中的 e。fixed 操縱符將流爲使用固定位數小數表示。


這些操縱符改變流精度的默認含義。執行 scientific 或 fixed 之後，精度值控制小數點之後的數位。默認情況下，精度指定數字的總位數——小數點之前和之後。使用 fixed 或 scientific 命名我們能夠按列對齊來顯示數，這一策略保證小數點總是在相對於被顯示的小數部分固定的位置。


恢復浮點值的默認記數法


與其他操縱符不同，不存在將流恢復爲根據被顯示值選擇記數法的默認狀態的操縱符，相反，我們必須調用 unsetf 成員來取消scientific 或 fixed 所做的改變。要將流恢復爲浮點值的默認處理，將名爲 floatfield 的標準庫定義值傳給 unsetf 函數：


// reset to default handling for notation
     cout.unsetf(ostream::floatfield);




除了取消它們的效果之外，使用這些操縱符像使用任意其他操縱符一樣：


cout << sqrt(2.0) << '\n' << endl;
     cout << "scientific: " << scientific << sqrt(2.0) << '\n'
          << "fixed decimal: " << fixed << sqrt(2.0) << "\n\n";
     cout << uppercase
          << "scientific: " << scientific << sqrt(2.0) << '\n'
          << "fixed decimal: " << fixed << sqrt(2.0) << endl
          << nouppercase;
     // reset to default handling for notation
     cout.unsetf(ostream::floatfield);
     cout << '\n' << sqrt(2.0) << endl;




產生如下輸出：


1.41421

     scientific: 1.414214e+00
     fixed decimal: 1.414214

     scientific: 1.414214E+00
     fixed decimal: 1.414214

     1.41421




顯示小數點


默認情況下，當浮點值的小數部分爲 0 的時候，不顯示小數點。showpoint 操縱符強制顯示小數點：


cout << 10.0 << endl;        // prints 10
     cout << showpoint << 10.0    // prints 10.0000
          << noshowpoint << endl; // revert to default handling of decimal point


noshowpoint 操縱符恢復默認行爲。下一個輸出表達式將具有默認行爲，即，如果浮點值小數部分爲 0,就取消小數點。


填充輸出


按欄顯示數據的時候，經常很希望很好地控制數據的格式化。標準庫提供下面幾個操縱幫助我們實現需要的控制：


  • 

    setw，指定下一個數值或字符串的最小間隔。
    

  • 

    left，左對齊輸出。
    

    right，右對齊輸出。輸出默認爲右對齊。
    

  • 

    internal，控制負值的符號位置。internal 左對齊符號且右對齊值，用空格填充介於其間的空間。
    

  • 

    setfill，使我們能夠指定填充輸出時使用的另一個字符。默認情況下，值是空格。
    







 


像 endl 一樣，setw 不改變輸出流的內部狀態，它只決定下一個輸出的長度。







下面程序段說明了這些操縱符：


int i = -16;
     double d = 3.14159;
     // pad first column to use minimum of 12 positions in the output
     cout << "i: " << setw(12) << i << "next col" << '\n'
          << "d: " << setw(12) << d << "next col" << '\n';
     // pad first column and left-justify all columns
     cout << left
          << "i: " << setw(12) << i << "next col" << '\n'
          << "d: " << setw(12) << d << "next col" << '\n'
          << right; // restore normal justification
     // pad first column and right-justify all columns
     cout << right
          << "i: " << setw(12) << i << "next col" << '\n'
          << "d: " << setw(12) << d << "next col" << '\n';
     // pad first column but put the padding internal to the field
     cout << internal
          << "i: " << setw(12) << i << "next col" << '\n'
          << "d: " << setw(12) << d << "next col" << '\n';
     // pad first column, using # as the pad character
     cout << setfill('#')
          << "i: " << setw(12) << i << "next col" << '\n'
          << "d: " << setw(12) << d << "next col" << '\n'
          << setfill(' '); // restore normal pad character




執行時，該程序段產生如下輸出：


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




A.3.4. 控制輸入格式化


默認情況下，輸入操作符忽略空白（空格、製表符、換行符、進紙和回車）。對下面的循環：


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




給定輸入序列


a b   c
     d




循環執行四次從字符 a 讀到 d，跳過介於其間的空格、可能的製表符和換行符。該程序段的輸出是：


abcd


noskipws 操縱符導致輸入操作符讀（而不是跳過）空白。要返回默認行爲，應用 skipws 操縱符：


cin >> noskipws;      // set cin so that it reads whitespace
     while (cin >> ch)
             cout << ch;
     cin >> skipws; // reset cin to default state so that it discards whitespace




給定與前面相同的輸入，該循環進行 7 次迭代，讀輸入中的空白以及字符。該循環產生如下輸出：


a b    c
     d


A.3.5. 未格式化的輸入／輸出操作


迄今爲止，示例程序中只使用過格式化的 IO 操作。輸入和輸出操作符（<< 和 >>）根據被處理數據的類型格式化所讀寫的數據。輸入操作符忽略空白，輸出操作符應用填充、精度等。


標準庫還提供了豐富的支持未格式化 IO 的低級操作，這些操作使我們能夠將流作爲未解釋的字節序列處理，而不是作爲數據類型（如char、int、string 等）的序列處理。













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