C++输出格式化：从流输出到控制台

一、格式化输出的作用

在C++中，格式化输出是指以一定的格式向控制台输出信息。相比于普通输出，格式化输出能够使输出信息更加直观和易读。比如可以将输出的数字、字符串、日期等按照一定格式进行排版，以便用户更好地理解信息。

大多数情况下，格式化输出是用于向用户展示计算的结果。例如，在计算器应用中，结果需要用规范的形式呈现给用户。在游戏开发中，我们需要向玩家提供游戏状态的输出，以便他们更好地理解和玩游戏。在数据分析领域，我们需要将处理后的数据以可读性更高的方式输出，以便数据分析师进一步分析其中的规律。

C++语言提供了强大的输出库，可以以多种方式对输出进行格式化。主要包括流输出、printf()和format()等方式。本篇文章主要介绍C++流输出的方式。

二、C++流输出的基本语法

C++中流输出的语法比较简单。流输出运算符“<<”用于将需要输出的元素拼接到一起。例如：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
  int a = 10;
  cout << "hello" << "world" << a << endl;
  return 0;
}

以上代码会将“hello”，“world”和变量a的值拼接成一个字符串然后输出，输出结果为：“helloworld10”。通过“<<”运算符将多个元素拼接为一个字符串，不同类型的元素可以并列使用，编译器会自动将它们转换为字符串。

流输出默认以空格符为分隔符，默认以换行符结尾。通过符号“endl”可以手动输入回车符。例如：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
  cout << "hello" << endl;
  cout << "world" << endl;
  return 0;
}

以上代码会将“hello”与“world”分别输出并在每个字符串结尾输入换行符。

三、C++流输出的格式化

在实际使用中，通常需要进行更加复杂的格式化操作，包括输出宽度、刷空格、输出小数、设置精度等。C++流输出提供了丰富的选项，可以实现各种复杂的输出需求。

3.1 输出宽度和填充字符

在输出一个字符串或数字时，我们往往需要控制输出场宽和填充字符。C++流输出提供了 setw() 函数来设置输出的宽度，fill() 函数来设置填充字符。例如，如果我们想要输出一个数字，并让它至少占 6 个字符宽度，可以采用如下方式：

#include<iostream>
#include<iomanip> // 必须 include <iomanip> 头文件才能使用 setw() 函数
using namespace std;

int main() {
    int num = 10;
    cout << "|" << setw(6) << num << "|" << endl;
    return 0;
}

输出结果：

| 10| 其中setw(6)指定了num所在输出项的宽度为6个字符，左边不足的补充空格。

类似地，如果我们希望输出将左对齐的字符串，可以如下设置：

#include<iostream>
#include<iomanip> // 必须 include <iomanip> 头文件才能使用 setw() 函数
using namespace std;

int main() {
    string s = "hello";
    cout << "|" << setw(10) << left << s << "|" << endl;
    return 0;
}

输出结果： |hello | 其中left指定将字符串左对齐输出，剩余字符用空格填充。

3.2 输出小数

在C++中，输出小数需要使用到 float、double 和 long double 等类型。小数的输出可以通过控制符“fixed”和“scientific”进行控制。

例如，如果我们想要以科学计数法形式输出一个十进制小数，可以使用如下代码：

#include<iostream>
#include<iomanip> // 必须 include <iomanip> 头文件才能使用 setprecision() 函数
using namespace std;

int main() {
    double num = 1000.0 / 3.0;
    cout << scientific << setprecision(10) << num << endl;
    return 0;
}

输出结果： 3.3333333333e+002

在上面的代码中，setprecision() 函数设置输出精度到小数点后面的位数，scientific用于控制输出结果是科学计数法。

3.3 输出控制符

C++流输出支持不同的控制符，用于控制输出格式，如oct、dec、hex、left、right、flush等等。

下面是一些常用的控制符：

• boolalpha：true输出为“true”，false输出为“false”

• uppercase：输出字母时强制大写

• showbase：在输出时显示基数

• oct：以八进制输出

• dec：以十进制输出

• hex：以十六进制输出

• left：左对齐输出

• right：右对齐输出

• setw()：设置输出场宽

• setprecision()：设置输出精度

• flush：刷新缓存区

3.4 流输出和文件输出

在C++中，我们可以将输出重定向到文件中，这意味着我们可以将格式化后的输出保存到文件中，而不是输出到控制台。C++提供了两种方式将输出重定向到文件中，分别为流输出和文件输出。

对于流输出，我们可以将输出重定向到字符串缓存中，然后将其保存至文件中。流输出到字符串缓存的核心是stringstream库。

例如，我们可以通过如下代码将输出重定向到字符串中：

#include<iostream>
#include<fstream>
#include<sstream>
using namespace std;

int main(){
    //将 cout 重定向到 buffer
    stringstream buffer;
    cout.rdbuf(buffer.rdbuf());
    //执行输出操作
    cout<<"hello, world!"<

在上面的代码中，我们使用 cout.rdbuf() 将输出流重定向到字符串缓存中，执行后打印出“hello, world!”。接着，在代码中使用了 buffer.str() 方法从字符串缓存中读出输出，并将其保存到文件中。

类似地，C++中还可以通过文件输出流重定向输出到文件中。例如：

#include<iostream>
#include<fstream>
using namespace std;

int main(){
    //将 cout 输出重定向到文件
    ofstream outfile("output.txt");
    streambuf* old_cout_buf = cout.rdbuf(); //保存 cout 原有的 buf 指针
    cout.rdbuf(outfile.rdbuf()); //将 cout 的 buf 指向 outfile 的 buf 指针
    //执行输出操作
    cout<<"hello, file!"<