预定义流对象

为了方便用户对基本输入输出流进行操作，C++提供了四个预定义的标准流对象：cin、cout、cerr和clog。当用户在程序中包含了头文件iostream时，编译器调用相应的构造函数产生这4个标准流对象，用户在程序中就可以直接使用它们了。

其中cin是istream类的对象，用于处理标准输入（即键盘输入）；cout是ostream类的对象，用于处理标准输出（即屏幕输出）；cerr和clog也都是ostream类的对象，用于处理标准出错信息，并将信息显示到屏幕上。

在这四个标准流对象中，除了cerr不支持缓冲外，其余3个都带有缓冲区。这4个预定义对象信息见表1。

表1 预定义流对象

cin与提取运算符“>>”结合使用，cout、cerr与clog与插入运算符“<<”结合使用，完成了C++中所有的输入输出操作，接下来我们就分别来学习这四个流对象。

1、cin

cin是istream类的对象，它从标准输入设备（键盘）获取数据，程序中的变量通过提取运算符“>>”从流中提取数据，然后送给cin对象，由cin将对象送到指定地方。

（1） cin是带缓冲区的输入流对象，只有在输入完数据按下回车键后，该行数据才被送入键盘缓冲区，形成输入流，提取运算符“>>”才能从中提取数据，例如下面的代码：

int a;
cin>>a;

此时若从键盘上输入10，则10只是存入缓冲区而并不能为“>>”运算符提取，当按下回车键后，相当于执行endl语句，则缓冲区中内容才被刷新形成输入流，被“>>”运算符提取，然后传递给cin对象，由cin对象送到变量a中存储。

从流中读取数据要保证能正常进行。例如，如果针对上述代码从键盘输入“abc”，则提取操作会失败，此时，cin流被置为出错状态。只有在正常状态时才能从输入流中提取数据，这也是C++I/O的安全性体现。

（2）除了单个变量读取，cin对象也可以一次读入多个变量的值，因为“>>”运算符返回的是istream的引用，可连续提取数据，如下面代码所示：

char c1,c2;
cin>>c1>>c2;

若从键盘输入’a’、’b’两个字符，上面的cin语句把输入的’a’字符送给变量c1，把输入的’b’字符送给c2。当输入多个数值时，要在数值之间加空格以示区分，cin读到空格时，就能够区别输入中的各个数值。

除了在输入的数据之间加空格，也可以在每输入一个数据后按回车键，这样完全可以正确的读入数据。

（3）采用cin对象也可以对不同类型的变量读入数据，例如下面的代码：

string s;
float f;
cin>>s>>f;

当从键盘正确输入字符串和float类型的值时，cin将它们分别存储到对应变量中。字符串的读入也可以采用字符数组存储，例如：

char str[10];
cin>>str;

如果用一个字符数组存储字符串，要确保输入的字符串不超出字符数组的大小，否则会发生溢出，破坏内存中的其他数据。

2、cout

cout是ostream类预定义的对象，对应的标准设备为屏幕，称作标准输出对象或屏幕输出对象，但也可以重定向输出到磁盘文件。用户可以通过cout对象调用ostream类的插入运算符和成员函数来输出信息。

（1）利用cout对象可以直接输出常量值，代码如下所示：

cout << 10 << endl;
cout << 'a' << endl;
cout << "C++" << endl;

在输出常量值时，直接将要输出的内容放在“<<”运算符后面即可。

（2）利用cout对象输出变量的值，代码如下所示：

int a = 10;
string s = "C++";
float f = 1.2;
cout << a << endl; //输出int类型的变量
cout << s << endl; //输出string类型的变量
cout << f << endl; //输出float类型的变量

在用cout输出变量值时，不必设置以什么格式输出，“<<”运算符会根据变量的数据类型自动调用相匹配的重载函数，而正确输出。这比C语言中的printf()函数用法更简便。

（3）利用cout对象输出指针、引用类型的数据，代码如下所示：

int a = 10,*p;
int& b = a;
p = &a;
string s = "C++";
string* ps = &s;
cout << p << endl; //输出结果是指针p的值，a变量的地址
cout << b << endl; //输出结果是b的值10
cout << *p << endl; //输出结果是指针p指向的变量的值，即a的值10
cout << ps << endl; //输出结果是指针ps的的值，s变量的地址
cout << *ps << endl; //输出结果是指针ps指向的变量的值，即s的值”C++”

当输出数据类型为指针或引用时，与printf()函数的用法一致，不加“”符号是输出指针的值，即变量的地址，带有“”符号输出的是指针指向的变量的值，它比printf()的简便之处在于不必设置数据的输出格式。

（4）cout对象可以连续输出数据，代码如下所示：

int a = 10;
char c = 'a';
cout << a << "," << c << endl;

因为“<<”重载函数返回的都是ostream类对象的引用，所以cout调用“<<”运算符输出时也可以连续输出。在连续输出的数据之间可以自定义数据分隔符，如上述代码中用“，”符号将a与c两个变量分隔开。

关于cout对象的调用，读者在前面章节的学习中也使用较多，本节就不过多讲解其基本输出。cout也和printf()一样可以格式化输出，关于其格式化输出，将在6.4节讲解。

3、cerr和clog

cerr与clog都是ostream类预定义的流对象，都是用于标准错误输出，默认设备都是显示器。只是cerr没有缓冲，意味着信息将被直接发送给屏幕，不会等到缓冲区填满或遇到换行符才输出错误信息。

cerr与clog多用于输出调试信息，对于初学者来说，带缓冲区的cout输出流对象已经足够使用，cerr与clog了解即可。