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C++ cout格式化输出(输出格式)完全攻略

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有时希望按照一定的格式进行输出,如按十六进制输出整数,输出浮点数时保留小数点后面两位,输出整数时按 6 个数字的宽度输出,宽度不足时左边补 0,等等。C语言中的 printf() 函数使用以%开头的格式控制符,例如 %X、%.2f、%6d 等;C++ 中的 cout 对象则使用流操作算子(你也可以叫做格式控制符)或者成员函数进行控制。

使用流操作算子

C++ 中常用的输出流操纵算子如表 1 所示,它们都是在头文件 iomanip 中定义的;要使用这些流操纵算子,必须包含该头文件。

注意:“流操纵算子”一栏中的星号*不是算子的一部分,星号表示在没有使用任何算子的情况下,就等效于使用了该算子。例如,在默认情况下,整数是用十进制形式输出的,等效于使用了 dec 算子。

表1:C++ 流操纵算子
流操纵算子 作  用
*dec 以十进制形式输出整数 常用
hex 以十六进制形式输出整数
oct 以八进制形式输出整数
fixed 以普通小数形式输出浮点数
scientific 以科学计数法形式输出浮点数
left 左对齐,即在宽度不足时将填充字符添加到右边
*right 右对齐,即在宽度不足时将填充字符添加到左边
setbase(b) 设置输出整数时的进制,b=8、10 或 16
setw(w) 指定输出宽度为 w 个字符,或输人字符串时读入 w 个字符
setfill(c) 在指定输出宽度的情况下,输出的宽度不足时用字符 c 填充(默认情况是用空格填充)
setprecision(n) 设置输出浮点数的精度为 n。

在使用非 fixed 且非 scientific 方式输出的情况下,n 即为有效数字最多的位数,如果有效数字位数超过 n,则小数部分四舍五人,或自动变为科学计 数法输出并保留一共 n 位有效数字。

在使用 fixed 方式和 scientific 方式输出的情况下,n 是小数点后面应保留的位数。
setiosflags(flag) 将某个输出格式标志置为 1
resetiosflags(flag) 将某个输出格式标志置为 0
boolapha 把 true 和 false 输出为字符串 不常用
*noboolalpha 把 true 和 false 输出为 0、1
showbase 输出表示数值的进制的前缀
*noshowbase 不输出表示数值的进制.的前缀
showpoint 总是输出小数点
*noshowpoint 只有当小数部分存在时才显示小数点
showpos 在非负数值中显示 +
*noshowpos 在非负数值中不显示 +
*skipws 输入时跳过空白字符
noskipws 输入时不跳过空白字符
uppercase 十六进制数中使用 A~E。若输出前缀,则前缀输出 0X,科学计数法中输出 E
*nouppercase 十六进制数中使用 a~e。若输出前缀,则前缀输出 0x,科学计数法中输出 e。
internal 数值的符号(正负号)在指定宽度内左对齐,数值右对 齐,中间由填充字符填充。

流操作算子的使用方法

使用这些算子的方法是将算子用 << 和 cout 连用。例如:
cout << hex << 12 << "," << 24;
这条语句的作用是指定以十六进制形式输出后面两个数,因此输出结果是:
c, 18

setiosflags() 算子

setiosflags() 算子实际上是一个库函数,它以一些标志作为参数,这些标志可以是在 iostream 头文件中定义的以下几种取值,它们的含义和同名算子一样。
表2:setiosflags() 可以使用的标志及其说明
标 志 作 用
ios::left 输出数据在本域宽范围内向左对齐
ios::right 输出数据在本域宽范围内向右对齐
ios::internal 数值的符号位在域宽内左对齐,数值右对齐,中间由填充字符填充
ios::dec 设置整数的基数为 10
ios::oct 设置整数的基数为 8
ios::hex 设置整数的基数为 16
ios::showbase 强制输出整数的基数(八进制数以 0 开头,十六进制数以 0x 打头)
ios::showpoint 强制输出浮点数的小点和尾数 0
ios::uppercase 在以科学记数法格式 E 和以十六进制输出字母时以大写表示
ios::showpos 对正数显示“+”号
ios::scientific 浮点数以科学记数法格式输出
ios::fixed 浮点数以定点格式(小数形式)输出
ios::unitbuf 每次输出之后刷新所有的流
ios::stdio 每次输出之后清除 stdout, stderr

这些标志实际上都是仅有某比特位为 1,而其他比特位都为 0 的整数。

多个标志可以用|运算符连接,表示同时设置。例如:
cout << setiosflags(ios::scientific|ios::showpos) << 12.34;
输出结果是:
+1.234000e+001

如果两个相互矛盾的标志同时被设置,如先设置 setiosflags(ios::fixed),然后又设置 setiosflags(ios::scientific),那么结果可能就是两个标志都不起作用。因此,在设置了某标志,又要设置其他与之矛盾的标志时,就应该用 resetiosflags 清除原先的标志。例如下面三条语句:
cout << setiosflags(ios::fixed) << 12.34 << endl;
cout << resetiosflags(ios::fixed) << setiosflags(ios::scientific | ios::showpos) << 12.34 << endl;
cout << resetiosflags(ios::showpos) << 12.34 << endl;  //清除要输出正号的标志
输出结果是:
12.340000
+1.234000e+001
1.234000e+001

综合示例

关于流操纵算子的使用,来看下面的程序。
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;
int main()
{
    int n = 141;
    //1) 分别以十六进制、十进制、八进制先后输出 n
    cout << "1)" << hex << n << " " << dec << n << " " << oct << n << endl;
    double x = 1234567.89, y = 12.34567;
    //2)保留5位有效数字
    cout << "2)" << setprecision(5) << x << " " << y << " " << endl;
    //3)保留小数点后面5位
    cout << "3)" << fixed << setprecision(5) << x << " " << y << endl;
    //4)科学计数法输出,且保留小数点后面5位
    cout << "4)" << scientific << setprecision(5) << x << " " << y << endl;
    //5)非负数显示正号,输出宽度为12字符,宽度不足则用 * 填补
    cout << "5)" << showpos << fixed << setw(12) << setfill('*') << 12.1 << endl;
    //6)非负数不显示正号,输出宽度为12字符,宽度不足则右边用填充字符填充
    cout << "6)" << noshowpos << setw(12) << left << 12.1 << endl;
    //7)输出宽度为 12 字符,宽度不足则左边用填充字符填充
    cout << "7)" << setw(12) << right << 12.1 << endl;
    //8)宽度不足时,负号和数值分列左右,中间用填充字符填充
    cout << "8)" << setw(12) << internal << -12.1 << endl;
    cout << "9)" << 12.1 << endl;
    return 0;
}
程序的输出结果是:
1)8d 141 215
2)1.2346e+06 12.346
3)1234567.89000 12.34567
4)1.23457e+06 1.23457e+01
5)***+12.10000
6)12.10000****
7)****12.10000
8)-***12.10000
9)12.10000

需要注意的是,setw() 算子所起的作用是一次性的,即只影响下一次输出。每次需要指定输出宽度时都要使用 setw()。因此可以看到,第 9) 行的输出因为没有使用 setw(),输出的宽度就不再是前面指定的 12 个字符。

在读入字符串时,setw() 还能影响 cin 的行为。例如下面的程序:
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;
int main()
{
    string s1, s2;
    cin >> setw(4) >> s1 >> setw(3) >> s2;
    cout << s1 << "," << s2 << endl;
    return 0;
}
输入:
1234567890↙

程序的输出结果是:
1234,567

说明setw(4)使得读入 s1 时,只读入 4 个字符,其后的setw(3)使得读入 s2 时只读入 3 个字符。

setw() 用于 cin 时,同样只影响下一次的输入。

思考题:setw() 究竟是如何实现的,以至于能和 cout 连用来指定输出宽度?自行查看编译器所带的 iomanip 头文件,然后写一个功能和 setw() 完全相同的 mysetw()。

调用cout的成员函数

ostream 类有一些成员函数,通过 cout 调用它们也能用于控制输出的格式,其作用和流操纵算子相同,如表 3 所示。

表3:ostream 类的成员函数
成员函数 作用相同的流操纵算子 说明
precision(n) setprecision(n) 设置输出浮点数的精度为 n。
width(w) setw(w) 指定输出宽度为 w 个字符。
fill(c) setfill (c) 在指定输出宽度的情况下,输出的宽度不足时用字符 c 填充(默认情况是用空格填充)。
setf(flag) setiosflags(flag) 将某个输出格式标志置为 1。
unsetf(flag) resetiosflags(flag) 将某个输出格式标志置为 0。
 
setf 和 unsetf 函数用到的flag,与 setiosflags 和 resetiosflags 用到的完全相同。

这些成员函数的用法十分简单。例如下面的三行程序:
cout.setf(ios::scientific);
cout.precision(8);
cout << 12.23 << endl;
输出结果是:
1.22300000e+001
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