C/C++学习笔记十二 Input and Output (I/O)（2）

本文介绍C++中使用ostream和ios进行输出格式化的多种方法，包括设置标志和使用操纵器来控制输出格式。

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一、Output with ostream and ios

istream 和 ostream 都派生自一个名为 ios 的类。 ios（和 ios_base）的工作之一是控制输出的格式化选项。

有两种方法可以更改格式选项：标志和操纵器。您可以将标志视为可以打开和关闭的布尔变量。操纵器是放置在流中的对象，它们影响事物的输入和输出方式。

1、格式化

要打开标志，请使用 setf() 函数，并将适当的标志作为参数。例如，默认情况下，C++ 不会在正数前面打印 + 号。但是，通过使用 std::ios::showpos 标志，我们可以改变这种行为：

std::cout.setf(std::ios::showpos); // turn on the std::ios::showpos flag
std::cout << 27 << '\n';

//输出
+27

可以使用按位或 (|) 运算符一次打开多个 ios 标志：

std::cout.setf(std::ios::showpos | std::ios::uppercase); // turn on the std::ios::showpos and std::ios::uppercase flag
std::cout << 1234567.89f << '\n';

//输出
+1.23457E+06

要关闭标志，请使用 unsetf() 函数：

std::cout.setf(std::ios::showpos); // turn on the std::ios::showpos flag
std::cout << 27 << '\n';
std::cout.unsetf(std::ios::showpos); // turn off the std::ios::showpos flag
std::cout << 28 << '\n';

//输出
+27
28

使用 setf() 时还有一点需要提到的技巧。许多标志属于组，称为格式组。格式组是一组执行类似（有时互斥）格式选项的标志。例如，名为“basefield”的格式组包含标志“oct”、“dec”和“hex”，它们控制整数值的基数。默认情况下，设置了“dec”标志。因此，如果我们这样做：

std::cout.setf(std::ios::hex); // try to turn on hex output
std::cout << 27 << '\n';

//输出
27

它没有用！原因是因为 setf() 只打开标志 - 关闭互斥标志还不够聪明。因此，当我们打开 std::hex 时，std::ios::dec 仍然打开，并且 std::ios::dec 显然优先。有两种方法可以解决这个问题。

首先，我们可以关闭 std::ios::dec 以便只设置 std::hex ：

std::cout.unsetf(std::ios::dec); // turn off decimal output
std::cout.setf(std::ios::hex); // turn on hexadecimal output
std::cout << 27 << '\n';

//输出
1b

第二种方法是使用不同形式的 setf()，它接受两个参数：第一个参数是要设置的标志，第二个是它所属的格式化组。当使用这种形式的 setf() 时，所有属于该组的标志都被关闭，只有传入的标志被打开。例如：

std::cout.setf(std::ios::hex, std::ios::basefield);
std::cout << 27 << '\n';

//输出
1b

使用 setf() 和 unsetf() 往往很尴尬，因此 C++ 提供了第二种更改格式选项的方法：操纵器。操纵器的好处是它们足够聪明，可以打开和关闭适当的标志。下面是一个使用一些操纵器来改变基础的例子：

std::cout << std::hex << 27 << '\n'; // print 27 in hex
std::cout << 28 << '\n'; // we're still in hex
std::cout << std::dec << 29 << '\n'; // back to decimal

//输出
1b
1c
29

一般来说，使用操纵器比设置和取消设置标志要容易得多。许多选项都可以通过标志和操纵器（例如更改基础）使用，但是，其他选项只能通过标志或操纵器使用，因此了解如何使用两者很重要。

2、更多的标志

（1）boolalpha

代码参考

std::cout << true << " " << false << '\n';

std::cout.setf(std::ios::boolalpha);
std::cout << true << " " << false << '\n';

std::cout << std::noboolalpha << true << " " << false << '\n';

std::cout << std::boolalpha << true << " " << false << '\n';

//输出

1 0
true false
1 0
true false

（2）showpos

参考代码

std::cout << 5 << '\n';

std::cout.setf(std::ios::showpos);
std::cout << 5 << '\n';

std::cout << std::noshowpos << 5 << '\n';

std::cout << std::showpos << 5 << '\n';

//输出

5
+5
5
+5

（3）uppercase

参考代码

std::cout << 12345678.9 << '\n';

std::cout.setf(std::ios::uppercase);
std::cout << 12345678.9 << '\n';

std::cout << std::nouppercase << 12345678.9 << '\n';

std::cout << std::uppercase << 12345678.9 << '\n';

//输出

1.23457e+007
1.23457E+007
1.23457e+007
1.23457E+007

（4）显示不同进制

std::cout << 27 << '\n';

std::cout.setf(std::ios::dec, std::ios::basefield);
std::cout << 27 << '\n';

std::cout.setf(std::ios::oct, std::ios::basefield);
std::cout << 27 << '\n';

std::cout.setf(std::ios::hex, std::ios::basefield);
std::cout << 27 << '\n';

std::cout << std::dec << 27 << '\n';
std::cout << std::oct << 27 << '\n';
std::cout << std::hex << 27 << '\n';

//输出

27
27
33
1b
27
33
1b

（5）精度、符号和小数点

使用操纵器（或标志），可以更改显示浮点数的精度和格式。有几种格式选项以某种复杂的方式组合在一起，因此我们将仔细研究一下。

如果使用固定计数法或科学计数法，精度决定了分数中显示的小数位数。请注意，如果精度小于有效位数，则该数字将被四舍五入。

std::cout << std::fixed << '\n';
std::cout << std::setprecision(3) << 123.456 << '\n';
std::cout << std::setprecision(4) << 123.456 << '\n';
std::cout << std::setprecision(5) << 123.456 << '\n';
std::cout << std::setprecision(6) << 123.456 << '\n';
std::cout << std::setprecision(7) << 123.456 << '\n';

std::cout << std::scientific << '\n';
std::cout << std::setprecision(3) << 123.456 << '\n';
std::cout << std::setprecision(4) << 123.456 << '\n';
std::cout << std::setprecision(5) << 123.456 << '\n';
std::cout << std::setprecision(6) << 123.456 << '\n';
std::cout << std::setprecision(7) << 123.456 << '\n';

//输出
123.456
123.4560
123.45600
123.456000
123.4560000

1.235e+002
1.2346e+002
1.23456e+002
1.234560e+002
1.2345600e+002

如果既没有使用固定的也没有使用科学的，精度决定了应该显示多少有效数字。同样，如果精度小于有效位数，则该数字将被四舍五入。

std::cout << std::setprecision(3) << 123.456 << '\n';
std::cout << std::setprecision(4) << 123.456 << '\n';
std::cout << std::setprecision(5) << 123.456 << '\n';
std::cout << std::setprecision(6) << 123.456 << '\n';
std::cout << std::setprecision(7) << 123.456 << '\n';

//输出

123
123.5
123.46
123.456
123.456

使用 showpoint 操纵器或标志，您可以使流写入小数点和尾随零。

std::cout << std::showpoint << '\n';
std::cout << std::setprecision(3) << 123.456 << '\n';
std::cout << std::setprecision(4) << 123.456 << '\n';
std::cout << std::setprecision(5) << 123.456 << '\n';
std::cout << std::setprecision(6) << 123.456 << '\n';
std::cout << std::setprecision(7) << 123.456 << '\n';

//输出

123.
123.5
123.46
123.456
123.4560

这是一个包含更多示例的汇总表：

（6）宽度、填充字符和对齐

通常，当您打印数字时，将打印数字而不考虑它们周围的空间。但是，可以左对齐或右对齐数字的打印。为了做到这一点，我们必须首先定义一个字段宽度，它定义了一个值将具有的输出空间的数量。如果实际打印的数字小于字段宽度，它将左对齐或右对齐（如指定）。如果实际数字大于字段宽度，则不会被截断——它会溢出字段。

为了使用这些格式化程序中的任何一个，我们首先必须设置一个字段宽度。这可以通过 width(int) 成员函数或 setw() 操纵器来完成。请注意，右对齐是默认设置。

std::cout << -12345 << '\n'; // print default value with no field width
std::cout << std::setw(10) << -12345 << '\n'; // print default with field width
std::cout << std::setw(10) << std::left << -12345 << '\n'; // print left justified
std::cout << std::setw(10) << std::right << -12345 << '\n'; // print right justified
std::cout << std::setw(10) << std::internal << -12345 << '\n'; // print internally justified

//输出

-12345
    -12345
-12345
    -12345
-    12345

需要注意的一点是 setw() 和 width() 只影响下一个输出语句。它们不像其他一些标志/操纵器那样持久。

现在，让我们设置一个填充字符并执行相同的示例：

std::cout.fill('*');
std::cout << -12345 << '\n'; // print default value with no field width
std::cout << std::setw(10) << -12345 << '\n'; // print default with field width
std::cout << std::setw(10) << std::left << -12345 << '\n'; // print left justified
std::cout << std::setw(10) << std::right << -12345 << '\n'; // print right justified
std::cout << std::setw(10) << std::internal << -12345 << '\n'; // print internally justified

//输出

-12345
****-12345
-12345****
****-12345
-****12345

请注意，该字段中的所有空格都已用填充字符填充。

ostream 类和 iostream 库包含其他可能有用的输出函数、标志和操纵器，具体取决于您需要执行的操作。。