C++輸入和輸出的真實(shí)面目

C++輸入和輸出

在C++里std：：cin、std：：cout、std：：cerr和std：：endl分別是標(biāo)準(zhǔn)輸入、標(biāo)準(zhǔn)輸出、標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出和刷新緩沖區(qū)并換行，它們都在命名空間std中，那么它們真實(shí)面目是什么？我們先來看一段代碼：

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

這段代碼很簡(jiǎn)單，就是輸出“Hello world！”和“error”，那么這段代碼的底層原理是？我們先來看一下std：：cout在標(biāo)準(zhǔn)庫中的定義：

#ifndef _LIBCPP_HAS_NO_STDOUT extern _LIBCPP_FUNC_VIS ostream cout; extern _LIBCPP_FUNC_VIS wostream wcout; #endif 。。.。。. typedef basic_streambuf《char》 streambuf; typedef basic_istream《char》 istream; typedef basic_ostream《char》 ostream; typedef basic_iostream《char》 iostream;

。。.。。. template 《class _CharT， class _Traits》 class _LIBCPP_TEMPLATE_VIS basic_ostream ： virtual public basic_ios《_CharT， _Traits》 { 。。.。。. };

從以上代碼我們可以看出std：：cout是一個(gè)類basic_stream《char》的一個(gè)實(shí)例，那么很容易我們就能想到《《很有可能是類basic_stream《char》的一個(gè)成員函數(shù)，繼續(xù)追蹤下去，看看《《到底是啥。在類模板basic_stream中我們找到成員函數(shù)聲明如下：

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《char_type， traits_type》* __sb）;

充分證實(shí)了我們猜想，《《其實(shí)是成員函數(shù)operator《《并且返回值是basic_ostream&，到這里我們就可以看出std：：cout 《《 “Hello World！”其實(shí)是basic_ostream實(shí)例變量cout調(diào)用成員函數(shù)operator《《輸出字符串“Hello World！”并返回basic_ostream&。

那么std：：endl是不是某個(gè)類的實(shí)例呢？我們看看std：：endl在標(biāo)準(zhǔn)庫的定義：

template 《class _CharT， class _Traits》 inline _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY basic_ostream《_CharT， _Traits》& endl（basic_ostream《_CharT， _Traits》& __os） { __os.put（__os.widen（‘ ’））; __os.flush（）; return __os; }

從代碼里可以看出，std：：endl其實(shí)是一個(gè)函數(shù)模板，調(diào)用該函數(shù)會(huì)將一個(gè)換行符“ ”放入緩沖區(qū)，并刷新緩沖區(qū)，最后返回basic_ostream&。到這里我們終于明白std：：cout 《《 “Hello World！” 《《 std：：endl;的含義了，basic_ostream實(shí)例變量cout調(diào)用成員函數(shù)operator《《輸出字符串“Hello World！”，返回basic_ostream&并繼續(xù)調(diào)用成員函數(shù)operator《《輸出換行符并刷新輸出緩沖區(qū)。

現(xiàn)在我們很容易想到std：：cerr和std：：cout應(yīng)該差不多，區(qū)別則是std：：cerr是標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出，將信息輸出到標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)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;

最后我們看看std：：cin到底是什么玩意，先來看下下面這段代碼：

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

代碼很簡(jiǎn)單，就是想通過標(biāo)準(zhǔn)輸入輸入名字，并保存在變量name中。有了上面的經(jīng)驗(yàn)，我們很容易想到std：：cin應(yīng)該是某個(gè)類的實(shí)例變量，而》》則是類的成員函數(shù)。std：：cin的定義如下：

#ifndef _LIBCPP_HAS_NO_STDIN extern _LIBCPP_FUNC_VIS istream cin; extern _LIBCPP_FUNC_VIS wistream wcin; #endif 。。.。。. typedef basic_streambuf《char》

streambuf; typedef basic_istream《char》 istream; typedef basic_ostream《char》 ostream; typedef basic_iostream《char》 iostream;

。。.。。. template 《class _CharT， class _Traits》 class _LIBCPP_TEMPLATE_VIS basic_istream ： virtual public basic_ios《_CharT， _Traits》 { 。。.。。. };

從代碼中可以看出std：：cin是類basic_istream《char》的實(shí)例變量，且basic_istream是類模板。下面我們看看》》在basic_istream中聲明：

basic_istream& operator》》（basic_streambuf《char_type， traits_type》* __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(shí)是成員函數(shù)operator》》并返回basic_istream&，那么這段代碼std：：cin》》name就很容易理解了，basic_istream《char》類實(shí)例變量cin調(diào)用成員函數(shù)operator》》從標(biāo)準(zhǔn)輸入輸入數(shù)據(jù)，并保存在變量name中。到這里std：：cout、std：：cin、std：：cerr和std：：endl的含義終于真相大白了！

責(zé)任編輯：haq