C++输入和输出的真实面目

C++输入和输出

在C++里std：：cin、std：：cout、std：：cerr和std：：endl分别是标准输入、标准输出、标准错误输出和刷新缓冲区并换行，它们都在命名空间std中，那么它们真实面目是什么？我们先来看一段代码：

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

这段代码很简单，就是输出“Hello world！”和“error”，那么这段代码的底层原理是？我们先来看一下std：：cout在标准库中的定义：

#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》 { 。。.。。. };

从以上代码我们可以看出std：：cout是一个类basic_stream《char》的一个实例，那么很容易我们就能想到《《很有可能是类basic_stream《char》的一个成员函数，继续追踪下去，看看《《到底是啥。在类模板basic_stream中我们找到成员函数声明如下：

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）;

充分证实了我们猜想，《《其实是成员函数operator《《并且返回值是basic_ostream&，到这里我们就可以看出std：：cout 《《 “Hello World！”其实是basic_ostream实例变量cout调用成员函数operator《《输出字符串“Hello World！”并返回basic_ostream&。

那么std：：endl是不是某个类的实例呢？我们看看std：：endl在标准库的定义：

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; }

从代码里可以看出，std：：endl其实是一个函数模板，调用该函数会将一个换行符“ ”放入缓冲区，并刷新缓冲区，最后返回basic_ostream&。到这里我们终于明白std：：cout 《《 “Hello World！” 《《 std：：endl;的含义了，basic_ostream实例变量cout调用成员函数operator《《输出字符串“Hello World！”，返回basic_ostream&并继续调用成员函数operator《《输出换行符并刷新输出缓冲区。

现在我们很容易想到std：：cerr和std：：cout应该差不多，区别则是std：：cerr是标准错误输出，将信息输出到标准错误流。std：：cerr定义如下：

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

最后我们看看std：：cin到底是什么玩意，先来看下下面这段代码：

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

代码很简单，就是想通过标准输入输入名字，并保存在变量name中。有了上面的经验，我们很容易想到std：：cin应该是某个类的实例变量，而》》则是类的成员函数。std：：cin的定义如下：

#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》 { 。。.。。. };

从代码中可以看出std：：cin是类basic_istream《char》的实例变量，且basic_istream是类模板。下面我们看看》》在basic_istream中声明：

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）;

不出我们所料》》确实是成员函数operator》》并返回basic_istream&，那么这段代码std：：cin》》name就很容易理解了，basic_istream《char》类实例变量cin调用成员函数operator》》从标准输入输入数据，并保存在变量name中。到这里std：：cout、std：：cin、std：：cerr和std：：endl的含义终于真相大白了！

责任编辑：haq