C++ 单目操作符与标准输入输出详解

运算符 - 用来改变一个值的正负号。负数前加 - 变正数，正数前加 - 变负数。

int a = 10;
int b = -a;
int c = -10;
cout << b << " " << c << endl; // 这里 b 和 c 都是 -10

int a = -10;
int b = -a;
cout << b << endl; // 这里 b 是 10

第 2 章 C/C++ 输入输出（上）

1. getchar 和 putchar

getchar() 和 putchar() 属于 C 语言的库函数，C++ 兼容 C 语言，只要正确包含头文件即可正常使用。

1.1 getchar()

函数原型如下：

int getchar(void);

getchar() 函数返回用户从键盘输入的一个字符，使用时不带任何参数。程序运行到这里会暂停，等待用户输入，功能等同于使用 cin 或 scanf() 读取一个字符。它的原型定义在 <cstdio> 头文件中。

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

int main() {
    int ch;
    ch = getchar();
    cout << ch << endl;
    cout << (char)ch << endl;
    return 0;
}

注意以下几点：

1. getchar() 不会忽略首部的空白字符，总是返回当前读取的第一个字符，无论是否为空格。
2. 如果读取失败，返回常量 EOF。由于 EOF 通常是 -1，所以返回值类型必须设为 int，而不是 char。
3. 测试读取失败时，可以在输入字符之前直接按 Ctrl+Z（Windows）或 Ctrl+D（Linux/Mac）。

通常 getchar() 会和 putchar() 配合使用。

1.2 putchar()

函数原型：

int putchar(int character);

putchar() 函数将参数字符输出到屏幕，原型同样定义在 <cstdio> 中。

#include <cstdio>

int main() {
    int ch = 0;
    ch = getchar();
    putchar(ch);
    return 0;
}

操作成功时，putchar() 返回输出的字符，否则返回常量 EOF。

提示：这两个函数是字符 I/O 的基础，在后续算法模块学习快速读写时会经常用到。

2. scanf 和 printf

scanf() 和 printf() 也是 C 语言的库函数，在 C++ 中同样适用。这两个函数在算法竞赛题目中使用非常频繁，尤其是在输出格式控制方面，值得认真学习。

2.1 printf

函数原型：

int printf(const char *format, ...);

2.1.1 基本用法

printf() 的作用是将参数文本输出到屏幕。名字里的 f 代表 format（格式化），表示可以定制输出文本的格式。

#include <cstdio>

int main() {
    printf("Hello World");
    return 0;
}

上面命令会在屏幕上输出一行文字'Hello World'。需要注意的是，printf() 不会在行尾自动添加换行符，运行结束后光标停留在输出结束的地方。为了让光标移到下一行的开头，可以在输出文本的结尾添加一个换行符 \n。

如果文本内部有换行，也是通过插入换行符来实现：

#include <cstdio>

int main() {
    printf("Hello\nWorld\n");
    printf("Hello\n");
    printf("World\n");
    return 0;
}

2.1.2 占位符

printf() 可以在输出文本中指定占位符，表示这个位置可以用其他值代入。

#include <cstdio>

int main() {
    // 输出 There are 3 apples
    printf("There are %d apples\n", 3);
    return 0;
}

示例中，%d 就是占位符，表示这里代入的值必须是一个整数。printf() 的第二个参数就是替换占位符的值。执行后的输出结果就是 There are 3 apples。

常用的占位符除了 %d，还有 %s 表示代入的是字符串。

#include <cstdio>

int main() {
    printf("%s will come tonight\n", "zhangsan");
    return 0;
}

输出文本里面可以使用多个占位符，参数与占位符是一一对应关系。如果有 n 个占位符，printf() 的参数就应该有 n + 1 个（第一个是格式字符串）。如果参数个数少于对应的占位符，printf() 可能会输出内存中的任意值。

常用占位符列表：

2.1.3 格式化输出

printf() 允许定制占位符的输出格式。

2.1.3.1 限定宽度

printf() 允许限定占位符的最小宽度。

#include <cstdio>

int main() {
    printf("%5d\n", 123); // 输出为 "  123"（前面补空格）
    return 0;
}

%5d 表示这个占位符的宽度至少为 5 位。如果不满 5 位，对应的值的前面会添加空格。输出的值默认是右对齐。如果希望改成左对齐，可以在占位符的 % 后面插入一个 - 号。

#include <cstdio>

int main() {
    printf("%-5d\n", 123); // 输出为 "123  "（后面补空格）
    return 0;
}

对于小数，这个限定符会限制所有数字的最小显示宽度。

#include <cstdio>

int main() {
    // 输出 "  123.450000"
    printf("%12f\n", 123.45);
    return 0;
}

2.1.3.2 限定小数位数

输出小数时，有时希望限定小数的位数。例如希望小数点后面只保留两位，占位符可以写成 %.2f。

#include <cstdio>

int main() {
    // 输出 Number is 0.50
    printf("Number is %.2f\n", 0.5);
    return 0;
}

这种写法可以与限定宽度占位符结合使用。

#include <cstdio>

int main() {
    // 输出为 "  0.50"
    printf("%6.2f\n", 0.5);
    return 0;
}

最小宽度和小数位数这两个限定值，都可以用 * 代替，通过 printf() 的参数传入。

#include <cstdio>

int main() {
    printf("%*.*f\n", 6, 2, 0.5);
    // 等同于 printf("%6.2f\n", 0.5);
    return 0;
}