2.C++的变量，输入，输出

embedded/2025/1/19 19:44:33/

C++的变量，输入，输出

同其它编程语言一样，C++程序要想与用户进行交互，必须有输出，输入，还有存储数据的变量。接下来我们一起来看看在C++中如何进行输入输出，以及变量的存储吧。

输出

在编程业界有个不成文的规定，就是学习一门编程语言，第一个写出来的程序必须得是输出“Hello World”这句话，同时这句话也预示着接下来的学习会一帆风顺，那么我们也来一起写我们的第一个C++程序来输出这句话吧。

#include <iostream>using namespace std;int main(){cout << "Hello world" << endl;return 0;
}

如果有过C语言的基础，那么这段代码你一定能看懂个八九不离十，没有也没关系，接下来我会逐行解释这段代码。

#include <iostream>
  • 这是一个预处理指令，它告诉编译器在编译这个 C++ 程序时包含标准输入输出流的头文件 <iostream>。这个头文件中包含了输入输出相关的类和对象，如 cout 和 cin，用于进行标准的输入和输出操作。我们写程序一般都会包含这个头文件，在C语言中包含输入输出标准的头文件叫<stdio.h>。
using namespace std;
  • 这行代码使用了 std 命名空间。std 是 C++ 标准库中使用的命名空间，其中包含了许多标准的类、函数和对象。使用 using namespace std; 可以让我们在代码中直接使用 std 命名空间中的元素，而不需要每次都加上 std:: 前缀，如我们在下面使用cout，endl以及后面输入会用到的cin都不用写成std::cout类似的写法。但在大型项目中，为了避免命名冲突，一般不推荐使用这种方式，而是使用 std:: 前缀。
int main(){
  • 这是 C++ 程序的入口点。main 函数是每个 C++ 程序都必须有的函数，程序从这里开始执行。int 表示这个函数返回一个整数类型的值。在这里强调一点，我们使用的vs2022或者是clion这种IDE，创建一个项目里面只允许有一个main函数，也就是说无论有多少个.cpp源文件，这些文件里面只能有一个main函数，因为main函数是一个项目的入口点，程序执行是从main函数开始执行，如果有多个main函数则会报错，这点和python等编程语言不同。如果是使用Dev-Cpp这类可以单文件编译运行的IDE则不存在这个问题。那么我们如果想在一个项目里面运行不一样的程序，我们可以把前一个main函数命名为main1函数，后面main2，main3以此类推，想运行哪个文件就把哪个文件里面包含main函数，但是在编译时所有的源文件都会进行编译，所以其它源文件中有错误，同样会导致编译失败。
    cout << "Hello world" << endl;
  • cout 是 std 命名空间中的输出流对象，用于输出数据。<< 是输出运算符，它将后面的数据发送到 cout 中。"Hello world" 是一个字符串常量，将被输出。endl 是一个操纵符，用于插入一个换行符并刷新输出缓冲区，使得输出的内容立即显示在屏幕上。
    return 0;
}
  • 这行代码表示 main 函数的结束，并返回一个整数 0。在 C++ 中，返回 0 通常表示程序正常结束。根据约定，程序成功执行并正常结束时返回 0，而其他非零值可以表示程序出现错误或异常情况。

那么这就是我们C++中的输出，下面我们来一起看看变量。

变量

变量，在有的教材中也叫字面量，是差不多的意思，就是使用一个名字来"存储"一个数据，这里的存储打个引号，因为实际上它只是指向内存中存储数据，并不是真正意义上的存储。

一、变量的定义

在 C++ 中，变量是用于存储数据的容器，它们在程序执行期间可以保存不同类型的值。变量在使用前必须先声明，声明变量的基本格式如下：

<数据类型> <变量名>;

例如：

int age;

这里声明了一个名为 age 的变量，其数据类型为 int（整数）。

二、变量的数据类型

C++ 有多种数据类型，以下是一些常见的数据类型：

1. 基本数据类型

  • 整数类型：

    • int：通常用于存储普通的整数，其大小一般为 4 个字节，范围通常为 -2147483648 到 2147483647。
    • short：短整型，通常占用 2 个字节，范围相对较小。
    • long：长整型，一般为 4 或 8 个字节，范围比 int 可能更大。
    • long long：长长整型，通常为 8 个字节，可存储更大范围的整数。
    • unsigned 修饰符：可以加在整数类型前面，用于存储无符号整数，即只存储非负整数，范围从 0 开始，例如 unsigned int。

  • 浮点类型：

    • float：单精度浮点数，通常占用 4 个字节，用于存储带有小数部分的数字，但精度相对较低。
    • double：双精度浮点数，一般占用 8 个字节，精度比 float 高。
    • long double：更高精度的浮点数，占用空间更大，具体大小可能因编译器而异。

  • 字符类型：

    • char：用于存储单个字符，通常占用 1 个字节，存储字符的 ASCII 码值。例如：
    char grade = 'A';
    • wchar_t：宽字符类型，用于存储宽字符，通常用于存储 Unicode 字符，占用 2 或 4 个字节。

  • 布尔类型：

    • bool：用于存储布尔值，只能取 true 或 false 两个值。例如：
    bool isTrue = true;
三、变量的初始化

变量可以在声明时初始化，也可以在声明后进行初始化。

  • 声明时初始化：

    int count = 0;

    这里count变量在声明时被初始化为 0。

  • 声明后初始化：

    int score;
score = 95;

    先声明score变量，然后将其值初始化为 95。

四、变量的作用域

变量的作用域是指变量在程序中可见和可访问的范围。

1. 局部变量

在函数或代码块（如 if、for 等）内部声明的变量是局部变量，它们只能在该函数或代码块内使用。例如：

void exampleFunction() {int localVar = 10;  // 局部变量// 这里可以使用 localVar
}
// 这里不能使用 localVar
2. 全局变量

在所有函数和代码块之外声明的变量是全局变量，它们可以在整个程序中被访问（从声明位置开始）。例如：

int globalVar = 20;  // 全局变量void anotherFunction() {// 这里可以使用 globalVar
}
五、变量的命名规则
  • 变量名可以由字母、数字和下划线组成。
  • 变量名必须以字母或下划线开头，不能以数字开头。
  • C++ 是区分大小写的，所以 age 和 Age 是不同的变量。
  • 变量名不能是 C++ 的关键字，例如 int、if、for 等不能作为变量名。
六、变量的存储类别

  • 自动存储类别（auto）：

    • 这是默认的存储类别，局部变量通常是自动存储类别，它们在函数或代码块开始时创建，在结束时销毁。
    auto int temp = 5;  // auto 关键字在 C++11 之后可用于自动类型推断，这里可直接写 int temp = 5;

  • 静态存储类别（static）：

    • 用 static 关键字声明的变量在程序的整个生命周期内存在，并且只会初始化一次。
    static int staticVar = 1;
    • 静态局部变量在函数调用结束后不会销毁，下次调用函数时，其值仍然保留。
七、常量

常量是在程序运行期间其值不会改变的量。

  • 使用 const 关键字：

    const int MAX_VALUE = 100;

    这里MAX_VALUE的值在程序运行期间不能被修改。

八、引用

引用是 C++ 的一个重要特性，它为已存在的变量提供了一个别名。

  • 声明引用：

    int num = 5;
int& ref = num;  // ref 是 num 的引用

    对ref的操作等同于对num的操作，例如：

    ref = 10;  // 此时 num 的值也会变为 10
九、指针

指针是存储变量地址的变量。

  • 声明指针：

    int value = 25;
int* ptr = &value;  // ptr 是指向 value 的指针

    这里&value表示value的地址，*ptr可以访问value的值，例如：

    std::cout << *ptr << std::endl;  // 输出 25

变量是 C++ 编程的基础，合理使用不同类型的变量可以让程序更高效、更准确地处理各种数据。通过选择合适的数据类型、正确的作用域和存储类别，可以更好地管理程序中的数据存储和操作。同时，常量、引用和指针等概念扩展了变量的使用方式，为更复杂的编程任务提供了便利。

输入

下面我们一起来看看一个程序，用来输入两个整数并输出它们的和。

#include <iostream>using namespace std;int main() {int num1, num2;  // 声明两个整数变量// 从标准输入读取两个整数cout << "请输入第一个整数: ";cin >> num1;cout << "请输入第二个整数: ";cin >> num2;// 计算两个整数的和int sum = num1 + num2;// 输出结果cout << "两个整数的和是: " << sum << endl;return 0;
}
代码解释：

  1. 头文件包含：

    #include <iostream>

    包含 iostream 头文件，它是 C++ 中用于输入输出操作的标准头文件。

  2. 使用命名空间：

    using namespace std;

    使用 using namespace std; 语句，这样可以直接使用 std 命名空间中的元素，而不需要在每个元素前加上 std:: 前缀。这样做在简单程序中可能比较方便，但在大型项目中可能会引起命名冲突，因为 std 命名空间包含了很多标准库中的元素，不同的库可能会有相同的名称。

  3. 变量声明：

    int num1, num2;

    声明两个整数变量 num1 和 num2，它们将用于存储用户输入的整数。

  4. 输入操作：

    cout << "请输入第一个整数: ";
cin >> num1;
cout << "请输入第二个整数: ";
cin >> num2;
    • cout 是 std::cout 的简写，用于输出提示信息。
    • cin 是 std::cin 的简写，用于从标准输入读取用户输入的整数。

  5. 求和操作：

    int sum = num1 + num2;

    计算 num1 和 num2 的和，并将结果存储在 sum 变量中。

  6. 输出结果：

    cout << "两个整数的和是: " << sum << endl;

    使用 cout 输出求和结果，endl 是 std::endl 的简写，用于输出换行符，确保输出的内容换行显示。

拓展：关于C++中的格式化输出

众所周知，C++是向下兼容C语言的，那也就意味着C语言的代码可以在C++里面运行，如果习惯了使用C风格的输入和输出，可以在头文件中包括这个头文件，这样在代码中就可以使用scanf，printf这类函数了。如果之前没有接触过C语言也没关系，C++也提供了格式化输出的方法。

一、基本的格式化输出

在 C++ 中，最常用的格式化输出是通过 std::cout 和 << 操作符进行的。可以直接输出各种类型的数据，如整数、浮点数、字符串等。

#include <iostream>int main() {int num = 10;double pi = 3.14159;std::string str = "Hello, World!";std::cout << "Integer: " << num << std::endl;std::cout << "Float: " << pi << std::endl;std::cout << "String: " << str << std::endl;return 0;
}
二、使用 iomanip 头文件进行更复杂的格式化

<iomanip> 头文件提供了一些操纵符，可以实现更精确的格式化输出，包括设置输出宽度、精度、填充字符等。

1. 控制输出宽度

使用 std::setw() 操纵符可以设置输出字段的宽度。

#include <iostream>
#include <iomanip>int main() {int num = 123;std::cout << std::setw(10) << num << std::endl;return 0;
}

在这个例子中，std::setw(10) 会将输出的 num 的宽度设置为 10 个字符，如果 num 的长度小于 10，则在左边填充空格。

2. 控制填充字符

使用 std::setfill() 操纵符可以设置填充字符。

#include <iostream>
#include <iomanip>int main() {int num = 123;std::cout << std::setfill('*') << std::setw(10) << num << std::endl;return 0;
}

这里使用 std::setfill('*') 将填充字符设置为 *，所以输出会是 *******123。

3. 控制浮点数精度

对于浮点数，可以使用 std::setprecision() 操纵符来控制精度。

#include <iostream>
#include <iomanip>int main() {double pi = 3.141592653589793;std::cout << std::setprecision(4) << pi << std::endl;return 0;
}

std::setprecision(4) 将浮点数 pi 的精度设置为 4 位，输出结果会是 3.142。

4. 控制输出格式（定点或科学计数法）

使用 std::fixed 和 std::scientific 操纵符可以控制浮点数的输出格式。

#include <iostream>
#include <iomanip>int main() {double num = 1234567.89;std::cout << std::fixed << std::setprecision(2) << num << std::endl;std::cout << std::scientific << std::setprecision(2) << num << std::endl;return 0;
}
  • std::fixed 会将浮点数以定点形式输出，输出结果是 1234567.89。
  • std::scientific 会将浮点数以科学计数法形式输出，输出结果是 1.23e+06。
5. 显示正负号

使用 std::showpos 操纵符可以显示正数的正号。

#include <iostream>
#include <iomanip>int main() {int num1 = 123;int num2 = -456;std::cout << std::showpos << num1 << " " << num2 << std::endl;return 0;
}

输出结果会是 +123 -456。

6. 左对齐和右对齐

使用 std::left 和 std::right 操纵符可以控制输出的对齐方式。

#include <iostream>
#include <iomanip>int main() {int num = 123;std::cout << std::left << std::setw(10) << num << std::endl;std::cout << std::right << std::setw(10) << num << std::endl;return 0;
}
  • std::left 会将输出左对齐，结果为 123 。
  • std::right 会将输出右对齐，结果为 123。
三、使用 printf 函数进行格式化输出（C 风格）

C++ 也可以使用 C 语言的 printf 函数进行格式化输出，该函数定义在 <cstdio> 头文件中。

#include <cstdio>int main() {int num = 123;double pi = 3.14159;printf("Integer: %d\n", num);printf("Float: %.2f\n", pi);return 0;
}
  • %d 用于输出整数。
  • %.2f 用于输出浮点数并保留两位小数。
四、自定义输出格式

对于更复杂的自定义输出格式，可以重载 operator<< 操作符或者使用类的成员函数。

#include <iostream>
#include <string>class Person {
public:std::string name;int age;Person(std::string n, int a) : name(n), age(a) {}friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Person& p) {os << "Name: " << p.name << ", Age: " << p.age;return os;}
};int main() {Person person("Alice", 25);std::cout << person << std::endl;return 0;
}

在这个例子中，通过重载 operator<< 操作符，使得 Person 类的对象可以直接使用 cout 输出，输出结果为 Name: Alice, Age: 25。

C++ 的格式化输出提供了丰富的方式来控制输出的外观和精度，你可以根据具体需求选择合适的方法。对于简单的程序，使用 std::cout 和基本的操纵符通常足够。对于需要更精确的格式化，可以使用 iomanip 中的操纵符，或者使用 C 风格的 printf 函数。而对于自定义类型，可以通过重载 operator<< 操作符来实现更灵活的输出方式。

拓展2：C++中的格式化输入

一、基本的格式化输入

在 C++ 中，最常用的格式化输入是通过 std::cin 和 >> 操作符来完成的。它可以根据变量的类型自动解析输入的数据。

#include <iostream>int main() {int num;double value;std::string str;std::cout << "请输入一个整数: ";std::cin >> num;std::cout << "你输入的整数是: " << num << std::endl;std::cout << "请输入一个浮点数: ";std::cin >> value;std::cout << "你输入的浮点数是: " << value << std::endl;std::cout << "请输入一个字符串: ";std::cin >> str;std::cout << "你输入的字符串是: " << str << std::endl;return 0;
}
二、使用 std::getline 输入字符串

如果需要输入包含空格的整行字符串，可以使用 std::getline 函数，它可以读取一行直到遇到换行符。

#include <iostream>
#include <string>int main() {std::string line;std::cout << "请输入一行字符串: ";std::getline(std::cin, line);std::cout << "你输入的字符串是: " << line << std::endl;return 0;
}
三、使用 std::stringstream 进行复杂的字符串解析

std::stringstream 可以将字符串当作输入流进行解析，方便对字符串进行复杂的格式化操作。

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>int main() {std::string input = "123 3.14 Hello";std::stringstream ss(input);int num;double value;std::string str;ss >> num >> value >> str;std::cout << "解析出的整数: " << num << std::endl;std::cout << "解析出的浮点数: " << value << std::endl;std::cout << "解析出的字符串: " << str << std::endl;return 0;
}
四、使用 sscanf 进行 C 风格的格式化输入（C++ 兼容）

C++ 中也可以使用 C 语言的 sscanf 函数，该函数定义在 <cstdio> 头文件中。

#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <string>int main() {char buffer[100] = "456 2.71 World";int num;double value;char str[50];sscanf(buffer, "%d %lf %s", &num, &value, str);std::cout << "解析出的整数: " << num << std::endl;std::cout << "解析出的浮点数: " << value << std::endl;std::cout << "解析出的字符串: " << str << std::endl;return 0;
}
五、格式化输入的一些注意事项和技巧
1. 处理输入错误

当输入的数据类型与期望的不符时，std::cin 会进入错误状态，可以使用 std::cin.clear() 清除错误状态，使用 std::cin.ignore() 跳过错误输入。

#include <iostream>int main() {int num;std::cout << "请输入一个整数: ";while (!(std::cin >> num)) {std::cin.clear();std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n');std::cout << "输入错误，请重新输入一个整数: ";}std::cout << "你输入的整数是: " << num << std::endl;return 0;
}
2. 输入多个数据

可以使用 std::cin 连续输入多个数据，但要注意输入的数据之间需要用空格、制表符或换行符分隔。

#include <iostream>int main() {int a, b;std::cout << "请输入两个整数: ";std::cin >> a >> b;std::cout << "你输入的整数是: " << a << " 和 " << b << std::endl;return 0;
}
3. 混合输入数字和字符

当混合输入数字和字符时，需要注意 std::cin 的输入缓冲机制，因为 std::cin 会在遇到空格或换行符时停止读取。

#include <iostream>int main() {int num;char ch;std::cout << "请输入一个整数和一个字符: ";std::cin >> num >> ch;std::cout << "你输入的整数是: " << num << "，字符是: " << ch << std::endl;return 0;
}
六、使用 std::cin 的格式化输入标志

std::cin 可以使用一些标志来控制输入的行为，例如 std::skipws 可以跳过输入流中的空格。

#include <iostream>int main() {char ch;std::cin >> std::skipws >> ch;std::cout << "你输入的字符是: " << ch << std::endl;return 0;
}

C++ 的格式化输入可以通过多种方式实现，对于简单的输入需求，std::cin 和 >> 操作符是最常用的。对于更复杂的输入，如处理整行输入、解析复杂的字符串，可以使用 std::getline 和 std::stringstream。如果需要使用 C 风格的输入，可以使用 sscanf。同时，要注意处理输入错误和输入数据之间的分隔符，以确保输入操作的正确性。

总结：
  • std::cin 和 >> 操作符：根据变量类型自动解析输入，适用于基本的数据类型输入。
  • std::getline：读取一行字符串，可处理包含空格的字符串。
  • std::stringstream：将字符串作为输入流，可对字符串进行复杂的解析。
  • sscanf：C 风格的格式化输入，功能强大但使用较复杂。
  • 输入错误处理：使用 std::cin.clear() 和 std::cin.ignore() 处理输入错误。

http://www.ppmy.cn/embedded/155299.html

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