刷题输入输出方式&cin输入用法详解

近日秋招提前批，头次进行笔试便被输入输出搞得脑壳痛，特此记录一下 cin 的相关用法。牛客上有输入输出相关专题练习：https://ac.nowcoder.com/acm/contest/5647。

其中对于一行当中输入的字符串以","作为分隔符的情况，读取方式如下：

#include <vector>
#include <string>
#include "bits/stdc++.h"
using namespace std;

int main() {
	vector<string> strs;
	string str;
	while(getline(cin, str)) {
		istringstream iss(str);
		string tmp;
		while(getline(iss, tmp, ',')) 
			strs.push_back(tmp);
		
		...
	}
}

链接：https://ac.nowcoder.com/acm/contest/5647/J

输入描述:
多个测试用例，每个测试用例一行。
每行通过,隔开，有n个字符，n＜100
输出描述:
对于每组用例输出一行排序后的字符串，用’,'隔开，无结尾空格

示例1

输入
a,c,bb
f,dddd
nowcoder

输出
a,bb,c
dddd,f
nowcoder

题解：

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
#include "bits/stdc++.h"
using namespace std;
int main() {
	vector<string> strs;
	string str;
	while(getline(cin, str)) {
		istringstream iss(str);
		string tmp;
		while(getline(iss, tmp, ',')) 
			strs.push_back(tmp);
		
		sort(strs.begin(), strs.end(), [](string s1, string s2){ return s1 < s2; });
		for(int i = 0; i < strs.size()-1; ++i)
			cout << strs[i] << ',';
		cout << strs[strs.size()-1] << endl;
		strs.clear();
	}
	return 0;
}

文章目录

1. cin 简介

cplusplus上的介绍：http://www.cplusplus.com/reference/iostream/cin/?kw=cin

cin是C++编程语言中的标准输入流对象，即istream类的对象。cin主要用于从标准输入读取数据，这里的标准输入，指的是终端的键盘。此外，cout是流的对象，即ostream类的对象，cerr是标准错误输出流的对象，也是ostream 类的对象。这里的标准输出指的是终端键盘，标准错误输出指的是终端的屏幕。

在理解cin功能，不得不提标准输入缓冲区。当我们从键盘输入字符串的时候需要敲一下回车键才能够将这个字符串送入到缓冲区中，那么敲入的这个回车键(\r)会被转换为一个换行符\n，这个换行符\n也会被存储在cin的缓冲区中并被当成一个字符来计算！比如我们在键盘上敲下了123456这个字符串，然后敲一下回车键（\r）将这个字符串送入了缓冲区中，那么此时缓冲区中的字节个数是7 ，而不是6。

cin输入原理

cin读取数据也是从缓冲区中获取数据，缓冲区为空时，cin的成员函数会阻塞等待数据的到来，一旦缓冲区中有数据，就触发cin的成员函数去读取数据。

程序的输入都建有一个缓冲区，即输入缓冲区。一次输入过程是这样的，当一次键盘输入结束时会将输入的数据存入输入缓冲区，而cin函数直接从输入缓冲区中取数据。正因为cin函数是直接从缓冲区取数据的，所以有时候当缓冲区中有残留数据时，cin函数会直接取得这些残留数据而不会请求键盘输入。

注意：cin>>和cin.get()读残留数据不会出错，但cin.getline()会报错，下面的示例中都有体现。

2. cin 的常用读法

2.1 cin>> 的用法

cplusplus上的介绍：http://www.cplusplus.com/reference/istream/istream/operator%3E%3E/

cin>> 可以连续从键盘读取想要的数据，以空格、tab或换行作为分隔符。

存储变量类型：char,int,string都可以；
输入结束条件：遇到Enter/'\n'、Space/ws和Tab/'\t'。
对结束符处理：丢弃缓冲区中使得上次输入结束的结束符(Enter、Space和Tab);

示例：

//Sample 1st
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    char str1[10], str2[10];
    cin >> str1;
    cin >> str2;
    cout << str1 << endl;
    cout << str2 << endl;
    system("pause");
    return 0;
}
-------------------------------------------
INPUT:
abcd efgh
-------------------------------------------
OUTPUT:
abcd
efgh
请按任意键继续...
-------------------------------------------

/******************************************************/
//Sample 2nd
#include <string> 
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    char a;
    int b;
    float c;
    string str;
    cin>>a>>b>>c>>str;
    cout<<a<<" "<<b<<" "<<c<<" "<<str<<endl;

    string test;
    getline(cin,test);//不阻塞
    cout<<"test:"<<test<<endl;
    system("pause");
    return 0;
}
-------------------------------------------
INPUT:
        //Enter
		//Enter
a
5
2.33
hello
-------------------------------------------
OUTPUT:
a 5 2.33 hello
test:               //不阻塞
请按任意键继续...
-------------------------------------------

分析：证明了 cin>> 是有阻塞的读入数据，每次读入数据，遇到分隔符舍弃，直至读取到有效输入(非分隔符)，每次读入操作后，缓冲区会有残留标示上次读入数据结束的分隔符，若是在 cin>> 之后使用非阻塞的读入方式(即不等待非分隔符的有效输入出现，如 cin.getlin())，则读入操作直接从缓冲区中取数据。

注意：

cin>> 等价于 cin.operator>>()，即调用成员函数 operator>>() 进行读取数据。
当 cin>> 从缓冲区中读取数据时，若缓冲区中第一个字符是空格、tab或换行这些分隔符时，cin>> 会将其忽略并清除，继续读取下一个字符，若缓冲区为空，则继续等待。但是如果读取成功，字符后面的分隔符是残留在缓冲区的，cin>> 不做处理。
不想略过空白字符，那就使用 noskipws 流控制。比如 cin>>noskipws>>input;

2.2 cin.get() 的用法

cplusplus上的介绍：http://www.cplusplus.com/reference/istream/istream/get/

该函数有有多种重载形式，分为四种格式：无参，一参数，二参数，三个参数。常用的的函数原型如下：

1. int cin.get();
2. istream& cin.get(char& var);
3. istream& get(char* s, streamsize n);
4. istream& get(char* s, streamsize n, char delim);

其中streamsize 在VC++中被定义为long long型。另外，还有两个重载形式不怎么使用，就不详述了，函数原型如下：

5. istream& get ( streambuf& sb);
6. istream& get ( streambuf& sb, char delim );

2.2.1 读取字符的情况

对应以上函数用法中的1.和2.两种重载方式：

存储变量类型：char；
输入结束条件：Enter键/\n（因此可接受空格和Tab键）；
对结束符处理：不丢弃缓冲区中的Enter；
使用方法：char ch=cin.get();或char ch; cin.get(ch);；

示例：

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    char a;
    char b;
    a=cin.get();
    cin.get(b);
    cout<<a<<b<<endl;
    system("pause");
    return 0;
}
-------------------------------------------
INPUT:
e
-------------------------------------------
OUTPUT:
e
      //'\n'
请按任意键继续...
-------------------------------------------

注意：

从结果可以看出，cin.get() 从输入缓冲区读取单个字符时不忽略分隔符，直接将其读取，就出现了如上情况，将换行符读入变量 b，输出时打印两次；
cin.get() 的返回值是 int 类型，成功：读取字符的ASCII码值，遇到文件结束符时，返回EOF，即 -1，Windows下标准输入输出文件结束符为 Ctrl+z，Linux 下是 Ctrl+d。cin.get(char var) 如果成功返回的是 cin 对象，因此可以支持链式操作，如 cin.get(b).get(c) ；

2.2.2 读取字符串的情况

读取一行可以使用istream& get(char* s, streamsize n)或者istream& get(char* s, size_t n, streamsize delim)。二者的区别是前者默认以换行符结束，后者可指定结束符/分隔符。n表示目标空间的大小。

存储变量类型：char数组/char* s；
输入结束条件：默认Enter（因此可接受空格和Tab键），自定义结束符（第三参数上配置）；
对结束符处理：丢弃缓冲区中的Enter；
使用方法：cin.get(数组名，长度，结束符)；

示例代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    char a;
    char array[20]={NULL}; 
    cin.get(array,20);
    cin.get(a);
    cout<<array<<" "<<(int)a<<endl;
    system("pause");
    return 0;
}
-------------------------------------------
INPUT:
123456789
-------------------------------------------
OUTPUT:
123456789 10
请按任意键继续...
-------------------------------------------

注意：

从结果可以看出，cin.get(char* s, streamsize n);读取一行时，遇到换行符时结束读取，但是不对换行符进行处理，换行符仍然残留在输入缓冲区。第二次由cin.get()将换行符读入变量b，打印输入换行符的ASCII码值为10。这也是cin.get()读取一行与使用getline读取一行的区别所在。相对地，getline()读取一行字符时，默认遇到’\n’时终止，并且将’\n’直接从输入缓冲区中删除掉，不会影响下面的输入处理。
cin.get(str,size);读取一行时，只能将字符串读入C风格的字符串中，即return char*，但是C++的getline()函数可以将字符串读入C++风格的字符串中，即return string类型。

鉴于getline()较cin.get()的这两种优点，建议使用getline()进行行的读取。关于getline()的用法，下文将进行详述。

2.3 cin.getline()的用法

cplusplus上的介绍：http://www.cplusplus.com/reference/istream/istream/getline/

函数作用：从标准输入设备键盘读取一串字符串，并以指定的结束符结束。

函数原型有两个：

istream& getline(char* s, streamsize count); //默认以换行符结束
istream& getline(char* s, streamsize count, char delim);

cin.getline(数组名，长度，结束符) 大体与 cin.get(数组名，长度，结束符)类似。区别在于：

cin.get()当输入的字符串超长时，不会引起cin函数的错误，后面的cin操作继续执行，只是直接从缓冲区取数据；
cin.getline()当输入超长(即count>sizeof(s))时，会引起cin函数的错误，后面的cin操作将不再执行；

使用示例：

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    char array[20]={NULL};
    cin.getline(array,20); //或者指定结束符，使用下面一行
    //cin.getline(array,20,'\n');
    cout<<array<<endl;
    system("pause");
    return 0;
}

注意：cin.getline()与cin.get()的区别是，cin.getline()不会将结束符或者换行符残留在输入缓冲区中。

3. cin 的条件状态

使用cin读取键盘输入时，难免发生错误，一旦出错，cin将设置条件状态(condition state)。条件状态标识符号为:

goodbit：无错误；
eofbit：已到达文件尾；
failbit：非致命的输入/输出错误，可挽回；
badbit：致命的输入/输出错误,无法挽回；

若在输入输出类里.需要加iOS::标识符号。与这些条件状态对应的就是设置、读取和判断条件状态的流对象的成员函数。他们主要有：

s.eof()：若流s的eofbit置位，则返回true；
s.fail()：若流s的failbit置位，则返回true；
s.bad()：若流s的badbit置位，则返回true；
s.good()：若流s的goodbit置位，则返回true；
s.clear(flags)：清空状态标志位，并将给定的标志位flags置为1，返回void；
s.setstate(flags)：根据给定的flags条件状态标志位，将流s中对应的条件状态位置为1，返回void；
s.rdstate()：返回流s的当前条件状态，返回值类型为strm::iostate。strm::iostate 机器相关的整形名,由各个iostream类定义,用于定义条件状态；

了解以上关于输入流的条件状态与相关操作函数，下面看一个因输入缓冲区未读取完造成的条件状态位 failbit 被置位，再通过 clear() 复位的例子:

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
char ch, str[20]; 
    cin.getline(str, 5);
    cout<<"flag1:"<<cin.good()<<endl;    // 查看goodbit状态，即是否有异常
    cin.clear();                         // 清除错误标志
    cout<<"flag1:"<<cin.good()<<endl;    // 清除标志后再查看异常状态
    cin>>ch; 
    cout<<"str:"<<str<<endl;
    cout<<"ch :"<<ch<<endl;

    system("pause");
    return 0;
}
-------------------------------------------
INPUT:
12345
-------------------------------------------
OUTPUT:
flag1:0
flag1:1
str:1234
ch:5
请按任意键继续...
-------------------------------------------

可以看出，因输入缓冲区未读取完造成输入异常，通过clear()可以清除输入流对象cin的异常状态，不影响后面的cin>>ch从输入缓冲区读取数据。因为cin.getline读取之后，输入缓冲区中残留的字符串是：5[换行]，所以cin>>ch将5读取并存入ch，打印输入并输出5。

如果将clear()注释，cin>>ch;将读取失败，ch为空。
cin.clear()等同于cin.clear(ios::goodbit);因为cin.clear()的默认参数是ios::goodbit，所以不需显示传递，故而你最常看到的就是：cin.clear()。

4. cin 清空输入缓冲区

从上文中可以看出，上一次的输入操作很有可能是输入缓冲区中残留数据，影响下一次的输入。那么如何解决这个问题呢？自然而然，我们想到了在进行输入时，对输入缓冲区进行清空和状态条件的复位。条件状态的复位使用clear()，清空输入缓冲区应该使用：

函数原型：istream &ignore(streamsize num=1, int delim=EOF);
函数作用：跳过输入流中n个字符，或在遇到指定的终止字符时提前结束（此时跳过包括终止字符在内的若干字符）。

cplusplus上的介绍：http://www.cplusplus.com/reference/istream/istream/ignore/

使用示例如下：

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    char str1[20]={NULL},str2[20]={NULL};
    cin.getline(str1,5);
    cin.clear();  // 清除错误标志   
    cin.ignore(numeric_limits<std::streamsize>::max(),'\n'); //清除缓冲区的当前行
    cin.getline(str2,20);
    cout<<"str1:"<<str1<<endl;
    cout<<"str2:"<<str2<<endl;
    system("pause");
    return 0;
}
-------------------------------------------
INPUT:
12345
success
-------------------------------------------
OUTPUT:
str1:1234
str2:success
请按任意键继续...
-------------------------------------------

注意：

程序中使用 cin.ignore 清空了输入缓冲区的当前行，使上次的输入残留下的数据没有影响到下一次的输入，这就是ignore()函数的主要作用。其中，numeric_limits::max()不过是头文件定义的流使用的最大值，你也可以用一个足够大的整数代替它。
如果想清空输入缓冲区，去掉换行符，使用：cin.ignore(numeric_limits< std::streamsize>::max()); 清除cin里所有内容。
cin.ignore()；当输入缓冲区没有数据时，也会阻塞等待数据的到来。
有个疑问，网上很多资料说调用cin.sync()即可清空输入缓冲区，本人测试了一下，VC++可以，但是在linux下使用GNU C++却不行，无奈之下，linux下就选择了cin.ignore()。

5. 其他从标准输入读取一行字符串的方法

5.1 std::getline() 读取一行

C++中定义了一个在std名字空间的全局函数getline，因为这个getline函数的参数使用了string字符串，所以声明在了< string>头文件中了。

cplusplus上的介绍：http://www.cplusplus.com/reference/string/string/getline/?kw=getline

getline利用cin可以从标准输入设备键盘读取一行，当遇到如下三种情况会结束读操作：

1）到文件结束；
2）遇到函数的定界符；
3）输入达到最大限度；

函数原型有两个重载形式：

istream& getline ( istream& is, string& str);//默认以换行符结束
istream& getline ( istream& is, string& str, char delim);

使用示例：

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

int main()
{
    string str;
    getline(cin,str);
    cout<<str<<endl;
    system("pause");
    return 0;
}
-------------------------------------------
INPUT:
hello world
-------------------------------------------
OUTPUT:
hello world
请按任意键继续...
-------------------------------------------

注意：

std::getline()遇到结束符时，会将结束符一并读入指定的string中，再将结束符’\n’替换为空字符’\0’。因此，进行从键盘读取一行字符时，建议使用getline，较为安全。但是，最好还是要进行标准输入的安全检查，提高程序容错能力。
cin.getline()类似，但是cin.getline()属于istream流，而getline()属于string流，是不一样的两个函数。

5.2 gets() 读取一行

gets()是C中的库函数，在<stdio.h>申明，从标准输入设备读字符串，可以无限读取，不会判断上限，以回车结束或者EOF时停止读取，所以程序员应该确保buffer的空间足够大，以便在执行读操作时不发生溢出。

函数原型：char *gets(char *buffer);

使用示例：

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    char array[20]={NULL};
    gets(array);
    cout<<array<<endl;
    system("pause");
    return 0;
}
-------------------------------------------
INPUT:
I am KuoGavin
-------------------------------------------
OUTPUT:
I am KuoGavin
请按任意键继续...
-------------------------------------------

由于该函数是C的库函数，所以不建议使用，既然是C++程序，就尽量使用C++的库函数吧。

参考文献：
[1] C++中cin的详细用法
[2] C++中cin的剖析
[3] http://www.cplusplus.com/
[4] cin用法详解