C++輸入和輸出

在C++裡std：：cin、std：：cout、std：：cerr和std：：endl分別是標準輸入、標準輸出、標準錯誤輸出和重新整理緩衝區並換行，它們都在名稱空間std中，那麼它們真實面目是什麼？我們先來看一段程式碼：

#include int main（）{std：：cout << “Hello World！” << std：：endl；std：：cerr << “error” << std：：endl；return 0；}

這段程式碼很簡單，就是輸出“Hello world！”和“error”，那麼這段程式碼的底層原理是？我們先來看一下std：：cout在標準庫中的定義：

#ifndef _LIBCPP_HAS_NO_STDOUTextern _LIBCPP_FUNC_VIS ostream cout；extern _LIBCPP_FUNC_VIS wostream wcout；#endif……typedef basic_streambuf streambuf；typedef basic_istream istream；typedef basic_ostream ostream；typedef basic_iostream iostream；……template class _LIBCPP_TEMPLATE_VIS basic_ostream： virtual public basic_ios<_CharT， _Traits>{ …… }；

從以上程式碼我們可以看出std：：cout是一個類basic_stream的一個例項，那麼很容易我們就能想到<<很有可能是類basic_stream的一個成員函式，繼續追蹤下去，看看<<到底是啥。在類模板basic_stream中我們找到成員函式宣告如下：

basic_ostream& operator<<（bool __n）；basic_ostream& operator<<（short __n）；basic_ostream& operator<<（unsigned short __n）；basic_ostream& operator<<（int __n）；basic_ostream& operator<<（unsigned int __n）；basic_ostream& operator<<（long __n）；basic_ostream& operator<<（unsigned long __n）；basic_ostream& operator<<（long long __n）；basic_ostream& operator<<（unsigned long long __n）；basic_ostream& operator<<（float __f）；basic_ostream& operator<<（double __f）；basic_ostream& operator<<（long double __f）；basic_ostream& operator<<（const void* __p）；basic_ostream& operator<<（basic_streambuf* __sb）；

充分證實了我們猜想，<<其實是成員函式operator<<並且返回值是basic_ostream&，到這裡我們就可以看出std：：cout << “Hello World！”其實是basic_ostream例項變數cout呼叫成員函式operator<<輸出字串“Hello World！”並返回basic_ostream&。

那麼std：：endl是不是某個類的例項呢？我們看看std：：endl在標準庫的定義：

template inline _LIBCPP_INLINE_VISIBILITYbasic_ostream<_CharT， _Traits>&endl（basic_ostream<_CharT， _Traits>& __os）{__os。put（__os。widen（‘\n’））；__os。flush（）；return __os；}

從程式碼裡可以看出，std：：endl其實是一個函式模板，呼叫該函式會將一個換行符“\n”放入緩衝區，並重新整理緩衝區，最後返回basic_ostream&。到這裡我們終於明白std：：cout << “Hello World！” << std：：endl；的含義了，basic_ostream例項變數cout呼叫成員函式operator<<輸出字串“Hello World！”，返回basic_ostream&並繼續呼叫成員函式operator<<輸出換行符並重新整理輸出緩衝區。

現在我們很容易想到std：：cerr和std：：cout應該差不多，區別則是std：：cerr是標準錯誤輸出，將資訊輸出到標準錯誤流。std：：cerr定義如下：

extern _LIBCPP_FUNC_VIS ostream cerr；extern _LIBCPP_FUNC_VIS wostream wcerr；extern _LIBCPP_FUNC_VIS ostream clog；extern _LIBCPP_FUNC_VIS wostream wclog；

最後我們看看std：：cin到底是什麼玩意，先來看下下面這段程式碼：

#include int main（）{std：：string name；std：：cin >> name；return 0；}

程式碼很簡單，就是想透過標準輸入輸入名字，並儲存在變數name中。有了上面的經驗，我們很容易想到std：：cin應該是某個類的例項變數，而>>則是類的成員函式。std：：cin的定義如下：

#ifndef _LIBCPP_HAS_NO_STDINextern _LIBCPP_FUNC_VIS istream cin；extern _LIBCPP_FUNC_VIS wistream wcin；#endif……typedef basic_streambuf streambuf；typedef basic_istream istream；typedef basic_ostream ostream；typedef basic_iostream iostream；……template class _LIBCPP_TEMPLATE_VIS basic_istream： virtual public basic_ios<_CharT， _Traits>{ …… }；

從程式碼中可以看出std：：cin是類basic_istream的例項變數，且basic_istream是類模板。下面我們看看>>在basic_istream中宣告：

basic_istream& operator>>（basic_streambuf* __sb）；basic_istream& operator>>（bool& __n）；basic_istream& operator>>（short& __n）；basic_istream& operator>>（unsigned short& __n）；basic_istream& operator>>（int& __n）；basic_istream& operator>>（unsigned int& __n）；basic_istream& operator>>（long& __n）；basic_istream& operator>>（unsigned long& __n）；basic_istream& operator>>（long long& __n）；basic_istream& operator>>（unsigned long long& __n）；basic_istream& operator>>（float& __f）；basic_istream& operator>>（double& __f）；basic_istream& operator>>（long double& __f）；basic_istream& operator>>（void*& __p）；

不出我們所料>>確實是成員函式operator>>並返回basic_istream&，那麼這段程式碼std：：cin>>name就很容易理解了，basic_istream類例項變數cin呼叫成員函式operator>>從標準輸入輸入資料，並儲存在變數name中。

到這裡std：：cout、std：：cin、std：：cerr和std：：endl的含義終於真相大白了！

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