使用ostream和ios输出
本节阅读量:
在本节中，我们将研究iostream输出类（ostream）的各个方面。
插入运算符
插入运算符（«）用于将信息放入输出流中。C++为所有内置数据类型预定义了插入操作，并且您已经看到了如何为自定义的类重载插入操作符。
在关于流的课程中，您看到istream和ostream都派生自一个名为ios的类。ios（和ios_base）的任务之一是控制输出的格式选项。
格式化
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，影响事物的输入和输出方式。
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++不会在正数之前打印+号。然而，通过使用std::ios::showpos标志，我们可以更改此行为：
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2
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std::cout.setf(std::ios::showpos); // 打开 std::ios::showpos 标志
std::cout << 27 << '\n';
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这将产生以下输出：
可以使用 OR（|）运算符一次打开多个ios标志：
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std::cout.setf(std::ios::showpos | std::ios::uppercase); // 打开 std::ios::showpos 和 std::ios::uppercase 标志
std::cout << 1234567.89f << '\n';
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输出：
要关闭标志，请使用unsetf()函数：
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std::cout.setf(std::ios::showpos); // 打开 std::ios::showpos 标志
std::cout << 27 << '\n';
std::cout.unsetf(std::ios::showpos); // 关闭 std::ios::showpos 标志
std::cout << 28 << '\n';
|
这将产生以下输出：
在使用setf()时，还有一点需要注意的技巧。许多标志属于同一组，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”（八进制）、“dec”（十进制）和“hex”（十六进制），这些标志控制整数值的基数。默认情况下，设置“dec”标志。因此，如果我们这样做：
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2
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std::cout.setf(std::ios::hex); // 按16进制输出数字
std::cout << 27 << '\n';
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我们得到以下输出：
这不工作！原因是因为setf()仅打开标志——它不够聪明，无法关闭互斥标志。因此，当我们打开std::hex时，std::ios::dec仍处于打开状态，而std:∶ios::dec显然优先级更高。有两种方法可以解决这个问题。
首先，我们可以关闭std::ios::dec，以便仅设置std::hex：
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std::cout.unsetf(std::ios::dec); // 关闭十进制格式输出
std::cout.setf(std::ios::hex); // 打开十六进制格式输出
std::cout << 27 << '\n';
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现在我们得到了预期的输出：
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，第二个参数是它所属的格式化组。当使用这种形式的setf()时，属于该组的所有标志都被关闭，只有传入的标志被打开。例如：
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// 设置 std::ios::hex 作为 std::ios::basefield 中的唯一标志
std::cout.setf(std::ios::hex, std::ios::basefield);
std::cout << 27 << '\n';
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这也会产生预期的输出：
使用setf()和unsetf()往往会很尴尬，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。下面是使用一些操纵器更改基础的示例：
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std::cout << std::hex << 27 << '\n'; // 按十六进制打印 27
std::cout << 28 << '\n'; // 任然在16进制模式下
std::cout << std::dec << 29 << '\n'; // 切换回10进制
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该程序生成输出：
通常，使用操纵器比设置和取消设置标志容易得多。许多选项通过标志和操纵器都可用，然而，有些选项仅通过标志或操纵器可用，因此了解如何同时使用这两个选项非常重要。
有用的格式化方式
下面是一些更有用的标志、操纵器和成员函数的列表。标志存在于std::ios类中，操纵器存在于std命名空间中，成员函数存在于std::ostream类中。
| 标记 |
效果 |
| std::ios::boolalpha |
如果设置，则bool被打印为“true” 或 “false”，否则打印为 0 或 1 |
| 操纵器 |
效果 |
| std::boolalpha |
bool被打印为“true” 或 “false” |
| std::noboolalpha |
bool被打印为 0 或 1 |
示例：
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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';
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结果：
1
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1 0
true false
1 0
true false
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| 标记 |
效果 |
| std::ios::showpos |
如果设置，正数前面会有一个 + 号 |
| 操纵器 |
效果 |
| std::showpos |
正数前面会有一个 + 号 |
| std::noshowpos |
正数前面不会带 + 号 |
示例：
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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';
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结果：
| 标记 |
效果 |
| std::ios::uppercase |
如果设置，使用大写字母 |
| 操纵器 |
效果 |
| std::uppercase |
使用大写字母 |
| std::nouppercase |
使用小写字母 |
示例：
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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';
|
结果：
1
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3
4
|
1.23457e+007
1.23457E+007
1.23457e+007
1.23457E+007
|
| 组 |
标记 |
效果 |
| std::ios::basefield |
std::ios::dec |
按10进制打印数字（默认） |
| std::ios::basefield |
std::ios::hex |
按16进制打印数字 |
| std::ios::basefield |
std::ios::oct |
按8进制打印数字 |
| std::ios::basefield |
(none) |
数字前导的格式打印 |
| 操纵器 |
效果 |
| std::dec |
按10进制打印数字 |
| std::hex |
按16进制打印数字 |
| std::oct |
按8进制打印数字 |
示例：
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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';
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结果：
1
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3
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5
6
7
|
27
27
33
1b
27
33
1b
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现在，您应该能够看到通过标志和通过操纵器设置格式之间的关系。在未来的示例中，我们将使用操纵器，除非它们不可用。
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。有几个格式选项以某种复杂的方式组合在一起，因此我们将更仔细地看一看。
如果使用固定或科学记数法，则精度决定分数中显示的小数位数。请注意，如果精度小于有效位数，则数字将四舍五入。
| 组 |
标记 |
效果 |
| std::ios::floatfield |
std::ios::fixed |
按10进制打印浮点数 |
| std::ios::floatfield |
std::ios::scientific |
按科学计数法打印浮点数 |
| std::ios::floatfield |
(none) |
位数少，使用10进制打印，位数多，使用科学计数法 |
| std::ios::floatfield |
std::ios::showpoint |
永远展示小数点 |
| 操纵器 |
效果 |
| std::fixed |
按10进制打印 |
| std::scientific |
按科学计数法打印 |
| std::showpoint |
永远展示小数点 |
| std::noshowpoint |
取消showpoint选项 |
| std::setprecision(int) |
设置打印精度 |
| 成员函数 |
效果 |
| std::ios_base::precision() |
返回当前设置的打印精度 |
| std::ios_base::precision(int) |
设置新的打印精度，并返回旧的打印精度 |
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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';
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产生结果：
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6
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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
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如果既不使用fixed数字，也不使用科学数字，则精度决定应显示多少有效数字。同样，如果精度小于有效位数，则该数字将四舍五入。
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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';
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产生以下结果：
1
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3
4
5
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123
123.5
123.46
123.456
123.456
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使用showpoint操纵器或标志，可以使流写入小数点和尾随零。
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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';
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产生以下结果：
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3
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123.
123.5
123.46
123.456
123.4560
|
下面是一个包含更多示例的汇总表：
| 选项 |
精度 |
12345.0 |
0.12345 |
| Normal |
3 |
1.23e+004 |
0.123 |
| Normal |
4 |
1.235e+004 |
0.1235 |
| Normal |
5 |
12345 |
0.12345 |
| Normal |
6 |
12345 |
0.12345 |
| Showpoint |
3 |
1.23e+004 |
0.123 |
| Showpoint |
4 |
1.235e+004 |
0.1235 |
| Showpoint |
5 |
12345. |
0.12345 |
| Showpoint |
6 |
12345.0 |
0.123450 |
| Fixed |
3 |
12345.000 |
0.123 |
| Fixed |
4 |
12345.0000 |
0.1235 |
| Fixed |
5 |
12345.00000 |
0.12345 |
| Fixed |
6 |
12345.000000 |
0.123450 |
| Scientific |
3 |
1.235e+004 |
1.235e-001 |
| Scientific |
4 |
1.2345e+004 |
1.2345e-001 |
| Scientific |
5 |
1.23450e+004 |
1.23450e-001 |
| Scientific |
6 |
1.234500e+004 |
1.234500e-001 |
宽度、填充字符和对齐
通常，在打印数字时，不考虑其周围的空间。然而，可以向左或向右调整数字的打印，来让上下对齐。为了做到这一点，我们必须首先定义字段宽度，它定义了值将具有的输出空间。如果实际打印的数字小于字段宽度，则它将左对齐或右对齐（按规定）。如果实际数字大于字段宽度，则不会截断它——它将溢出。
| 组 |
标记 |
效果 |
| std::ios::adjustfield |
std::ios::internal |
符号左对齐，数字右对齐 |
| std::ios::adjustfield |
std::ios::left |
左对齐 |
| std::ios::adjustfield |
std::ios::right |
右对齐 |
| 操纵器 |
效果 |
| std::internal |
符号左对齐，数字右对齐 |
| std::left |
左对齐 |
| std::right |
右对齐 |
| std::setfill(char) |
将参数，设置为填充字符 (在 iomanip 头文件定义) |
| std::setw(int) |
设置输入输出宽度（在 iomanip 头文件定义） |
| 成员函数 |
效果 |
| std::basic_ostream::fill() |
返回当前填充字符 |
| std::basic_ostream::fill(char) |
设置填充字符，并返回之前的填充字符 |
| std::ios_base::width() |
返回字段宽度 |
| std::ios_base::width(int) |
设置字段宽度，并返回之前的字段宽度 |
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，默认设置为右对齐。
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5
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std::cout << -12345 << '\n'; // 未设置字段宽度
std::cout << std::setw(10) << -12345 << '\n'; // 设置字段宽度
std::cout << std::setw(10) << std::left << -12345 << '\n'; // 左对齐
std::cout << std::setw(10) << std::right << -12345 << '\n'; // 右对齐
std::cout << std::setw(10) << std::internal << -12345 << '\n'; // internally 对齐
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这将产生以下结果：
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-12345
-12345
-12345
-12345
- 12345
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需要注意的一点是setw()和width()仅影响下一个输出语句。它们不像其他一些标志/操纵器那样是持久的。
现在，让我们设置填充字符并执行相同的示例：
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4
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std::cout.fill('*');
std::cout << -12345 << '\n'; // 未设置字段宽度
std::cout << std::setw(10) << -12345 << '\n'; // 设置字段宽度
std::cout << std::setw(10) << std::left << -12345 << '\n'; // 左对齐
std::cout << std::setw(10) << std::right << -12345 << '\n'; // 右对齐
std::cout << std::setw(10) << std::internal << -12345 << '\n'; // internally 对齐
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这将产生输出：
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2
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4
5
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-12345
****-12345
-12345****
****-12345
-****12345
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请注意，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。与istream类一样，这些适合使用时查找对应的手册。
