C++ 单目操作符与标准输入输出详解

第 2 章 C/C++ 输入输出（上）

1. getchar 和 putchar

getchar() 和 putchar() 是属于 C 语言的库函数，C++ 是兼容 C 语言的，所以 C++ 中只要正确包含头文件也可以正常使用这两个函数。

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，使用时不带有任何参数。 程序运行到这个命令就会暂停，等待用户从键盘输入，等同于使用 cin 或 scanf() 方法读取一个字符。 它的原型定义在头文件 <cstdio>。

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

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

getchar() 不会忽略起始的空白字符，总是返回当前读取的第一个字符，无论是否为空格。 如果读取失败，返回常量 EOF，由于 EOF 通常是 -1，所以返回值的类型要设为 int，而不是 char。 如何让 getchar() 函数读取失败，返回 -1 呢？其实需要在输入字符之前，直接按 Ctrl+z 就可以。

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

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

getchar() 通常和 putchar() 是一对儿，配合使用的。

1.2 putchar()

int putchar(int character);

putchar() 函数将它的参数字符输出到屏幕，它的原型定义在头文件 <cstdio>。

#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。

小提示： 这里大家先学会这两个函数的使用，在后期算法课的模块，会学到快速读写，到时候就会用到这两个函数。

2. scanf 和 printf

scanf() 和 printf() 是属于 C 语言的库函数，C++ 是兼容 C 语言的，所以 C++ 中只要正确包含头文件也可以正常使用这两个函数。而且这两个函数在算法竞赛题目中使用的非常频繁，尤其是在输出格式控制中，所以接下来我们这里认真学习一下。

2.1 printf

printf() 函数原型如下： 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。 它名字里面的 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'。 printf() 不会在行尾自动添加换行符，运行结束后，光标就停留在输出结束的地方，不会自动换行。 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，如下方代码：

#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。 所谓'占位符'，就是这个位置可以用其他值代入。

#include <cstdio>

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

上面示例中，There are %d apples\n 是输出文本，里面的 %d 就是占位符，表示这个位置要用其他值来替换。占位符的第一个字符一律为百分号 %，第二个字符表示占位符的类型，%d 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，上面的例子是整数 3 替换 %d。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;
}

上面示例中，%s 表示代入的是一个字符串，所以 printf() 的第二个参数就必须是字符串，这个例子是 zhangsan。执行后的输出就是 zhangsan will come tonight。

输出文本里面可以使用多个占位符。

#include <cstdio>

int main() {
    printf("%s says it is %d o'clock\n", "lisi", 21);
    return 0;
}

上面示例中，输出文本 %s says it is %d o'clock 有两个占位符，第一个是字符串占位符 %s，第二个是整数占位符 %d，分别对应 printf() 的第二个参数（lisi）和第三个参数（21）。执行后的输出就是 lisi says it is 21 o'clock。 printf() 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。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() 可以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"
    return 0;
}

上面示例中，%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，即输出内容前面会有空格；如果希望改成左对齐，在输出内容后面添加空格，可以在占位符的 % 的后面插入一个 - 号。

#include <cstdio>

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

上面示例中，输出内容 123 的后面添加了空格。 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>

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

上面示例中，%12f 表示输出的浮点数最少要占据 12 位。由于小数的默认显示精度是小数点后 6 位，所以 123.45 输出结果的头部会添加 2 个空格。

####### 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。举例来说，希望小数点后面只保留两位，占位符可以写成 %.2f。

#include <cstdio>

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

上面示例中，如果希望小数点后面输出 3 位（0.500），占位符就要写成 %.3f。 这种写法可以与限定宽度占位符，结合使用。

#include <cstdio>

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

上面示例中，%6.2f 表示输出字符串最小宽度为 6，小数位数为 2。所以，输出字符串的头部有两个空格。 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);
    return 0;
}

上面示例中，%*. *f 的两个星号通过 printf() 的两个参数 6 和 2 传入。 等同于 printf("%6.2f\n", 0.5);