C++ 的输入输出（I/O）主要通过标准库中的流对象实现，核心是对“数据流”的操作。其语法规则围绕“流对象”“操作符”和“数据类型匹配”展开，以下从标准 I/O（控制台） 和文件 I/O 两部分详细说明。
一、标准输入输出（控制台 I/O）
标准 I/O 用于程序与用户通过键盘/屏幕交互，核心依赖 <iostream> 头文件中的三个流对象：
cout：标准输出流（对应屏幕）cin：标准输入流（对应键盘）cerr/clog：标准错误流（用于输出错误信息，cerr不缓冲，clog缓冲）
1. 输出操作（cout）
基本语法
通过 <<（输出流操作符） 向 cout 流中“插入”数据，格式：
cout << 数据1 << 数据2 << ... << 操纵符;
- 数据：可以是常量、变量、表达式（支持基本类型：
int/double/string等）。 - 操纵符：用于控制输出格式（如换行、刷新缓冲区等）。
示例与规则
#include <iostream> // 必须包含的头文件
#include <string> // 使用 string 类型需包含using namespace std; // 简化代码，否则需写 std::coutint main() {// 1. 输出常量cout << "Hello World"; // 输出字符串常量cout << 123; // 输出整数常量cout << 3.14; // 输出浮点数常量// 2. 输出变量int age = 20;string name = "Alice";cout << name << " is " << age << " years old"; // 链式输出变量和常量// 3. 控制输出格式（常用操纵符）cout << endl; // 换行 + 刷新缓冲区（等价于 "\n" + 刷新）cout << "Line 1\nLine 2"; // \n 仅换行，不刷新cout << flush; // 强制刷新缓冲区（不换行）return 0;
}
核心规则
- 链式输出：
<<操作符返回流对象本身（cout），因此可连续拼接多个输出项。 - 自动类型转换：
cout会根据数据类型自动转为字符串输出（无需手动转换，如直接输出int/double）。 - 操纵符作用：
endl：换行 + 刷新缓冲区（确保数据立即显示）。\n：仅换行（效率更高，适合大量输出）。flush：仅刷新缓冲区（无换行）。
2. 输入操作（cin）
基本语法
通过 >>（输入流操作符） 从 cin 流中“提取”数据到变量，格式：
cin >> 变量1 >> 变量2 >> ...;
- 变量：必须是已声明的变量（需指定类型，如
int/string等）。
示例与规则
#include <iostream>
#include <string>using namespace std;int main() {// 1. 输入单个变量int num;cout << "请输入一个整数：";cin >> num; // 从键盘读取整数到 num// 2. 连续输入多个变量（空格/换行分隔）string name;int age;cout << "请输入姓名和年龄：";cin >> name >> age; // 输入 "Alice 20" → name="Alice", age=20// 3. 处理输入失败（如输入类型不匹配）if (cin.fail()) { // 输入失败（如预期 int 却输入字符串）cout << "输入格式错误！" << endl;cin.clear(); // 清除错误状态// 忽略缓冲区中剩余的错误数据cin.ignore(numeric_limits<streamsize>::max(), '\n');}return 0;
}
核心规则
- 分隔符：
cin以空白字符（空格、Tab、换行）作为输入项的分隔符，自动跳过空白。 - 类型匹配：输入的数据类型必须与变量类型一致，否则会触发输入失败（需用
cin.fail()检测）。 - 缓冲区机制：输入数据先存到缓冲区，
>>从缓冲区提取数据，若缓冲区为空则等待用户输入。 - 读取字符串限制：
cin >> string只能读取到第一个空白字符（如需读取整行，需用getline）。
3. 读取整行输入（getline）
当需要读取包含空格的完整行（如句子）时，使用 getline 函数：
#include <iostream>
#include <string>using namespace std;int main() {string line;cout << "请输入一行文字：";getline(cin, line); // 读取整行（包括空格）到 linecout << "你输入的是：" << line << endl;return 0;
}
注意事项
getline会读取换行符\n之前的所有字符，并自动丢弃换行符（不存入变量）。- 若之前用
cin >>读取过数据，缓冲区可能残留换行符，导致getline直接读取空行，需先清除：int num; cin >> num; cin.ignore(); // 忽略缓冲区中残留的换行符 string line; getline(cin, line); // 正常读取一行
二、文件输入输出（文件 I/O）
文件 I/O 用于读写磁盘文件，核心依赖 <fstream> 头文件中的三个流类：
ifstream：输入文件流（读文件）ofstream：输出文件流（写文件）fstream：可同时读写的文件流
1. 打开文件的方式
通过流对象的 open 方法或构造函数打开文件，需指定文件路径和打开模式：
#include <fstream>
#include <iostream>using namespace std;int main() {// 方式1：通过构造函数打开ofstream outFile("output.txt", ios::out); // 输出模式（默认，覆盖写入）// 方式2：通过 open 方法打开ifstream inFile;inFile.open("input.txt", ios::in); // 输入模式（默认，只读）// 检查文件是否打开成功if (!inFile.is_open()) {cerr << "文件打开失败！" << endl;return 1;}// 操作文件...// 关闭文件（析构函数会自动关闭，但手动关闭更规范）inFile.close();outFile.close();return 0;
}
常用打开模式
| 模式 | 含义 | 适用流 |
|---|---|---|
ios::in |
只读方式打开（默认 for ifstream） | ifstream |
ios::out |
只写方式打开（默认 for ofstream），覆盖原有内容 | ofstream |
ios::app |
追加模式（在文件末尾写入） | ofstream |
ios::binary |
二进制模式（默认是文本模式） | 所有文件流 |
ios::trunc |
若文件存在则清空（与 ios::out 结合） |
ofstream |
ios::ate |
打开后定位到文件末尾 | fstream |
模式可组合使用（用 | 连接），例如 ios::out | ios::binary 表示二进制写模式。
2. 读文件（ifstream）
基本用法
与 cin 类似，通过 >> 或 getline 读取文件内容：
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>using namespace std;int main() {ifstream inFile("input.txt");if (!inFile) { // 等价于 !inFile.is_open()cerr << "文件打开失败！" << endl;return 1;}// 方法1：用 >> 读取（以空白分隔）int num;inFile >> num; // 从文件读整数// 方法2：用 getline 读取整行string line;while (getline(inFile, line)) { // 循环读每行，直到文件结束cout << line << endl;}// 检查是否到文件末尾（而非错误）if (inFile.eof()) {cout << "文件读取完毕" << endl;}inFile.close();return 0;
}
3. 写文件（ofstream）
基本用法
与 cout 类似，通过 << 写入数据到文件：
#include <fstream>
#include <string>using namespace std;int main() {// 覆盖写入（默认 ios::out）ofstream outFile("output.txt");// 追加写入：ofstream outFile("output.txt", ios::app);if (!outFile) {cerr << "文件打开失败！" << endl;return 1;}// 写入数据outFile << "Hello File" << endl; // 写入字符串+换行int age = 20;outFile << "Age: " << age << endl; // 写入变量outFile.close();return 0;
}
三、输入输出的格式控制
C++ 提供了多种方式控制 I/O 格式（如对齐、精度、进制等），常用两种方式：
1. 操纵符（iomanip 头文件）
通过操纵符直接在流中设置格式：
#include <iostream>
#include <iomanip> // 需包含此头文件using namespace std;int main() {double pi = 3.1415926535;// 控制浮点数精度（保留 2 位小数）cout << fixed << setprecision(2) << pi << endl; // 输出：3.14// 控制整数进制（十进制、八进制、十六进制）int num = 255;cout << dec << num << endl; // 十进制（默认）：255cout << oct << num << endl; // 八进制：377cout << hex << num << endl; // 十六进制：ff// 控制宽度和对齐（右对齐，宽度 10）cout << setw(10) << "Name" << setw(5) << "Age" << endl;cout << setw(10) << "Alice" << setw(5) << 20 << endl;return 0;
}
常用操纵符：
fixed+setprecision(n)：控制浮点数小数位数（n位）。setw(n)：设置输出宽度（仅对下一个输出项有效）。left/right：左对齐/右对齐（配合setw使用）。dec/oct/hex：设置整数为十进制/八进制/十六进制。
2. 成员函数（流对象的方法）
通过流对象的成员函数设置格式（更灵活，可重复使用）：
#include <iostream>using namespace std;int main() {double pi = 3.1415926535;// 设置精度（等价于 fixed + setprecision(2)）cout.precision(2);cout << fixed;cout << pi << endl; // 输出：3.14// 设置宽度和对齐cout.width(10); // 宽度 10cout << left; // 左对齐cout << "Alice" << endl; // 输出：Alice // （Alice 后补 5 个空格，凑满 10 宽度）return 0;
}
四、核心规则总结
- 流对象是核心：所有 I/O 操作围绕
cout/cin（控制台）或ifstream/ofstream（文件）展开。 - 操作符含义：
<<用于输出（插入到流），>>用于输入（从流提取），支持链式操作。 - 类型必须匹配：输入时，变量类型需与输入数据类型一致，否则会触发错误。
- 缓冲区机制：I/O 数据先存于缓冲区，
endl或flush可强制刷新（立即显示/写入）。 - 文件操作步骤：打开文件 → 检查是否成功 → 读写数据 → 关闭文件（或依赖析构自动关闭）。
掌握这些规则后，就能灵活处理 C++ 中的各种输入输出场景，包括控制台交互和文件读写。