IO之詳解cin（c++IO關鍵理解)

? ? ? ?

cin原理介紹

控制符(hex、oct、dec)

cin如何檢查輸入

cin與字符串

cin.get(char ch)

cin.get(void)

istream &get(char*,int)

istream &get(char*,int,char)

istream &getline(char*,int);

遇到文件結尾EOF

無法完成一次完整輸入：設置failbit為1

發生硬件錯誤時：badbit被設置為1

設置cin狀態：clear()和setstat()

丟棄后續字符：istream &ignore(int =1,int =EOF)

關鍵總結

? ? ? ? cin什么時候會被設置eofbit和failbit

? ? ? ? cin.get(char)什么時候會被設置eofbit和failbit

????????cin.get(void)什么時候會被設置eofbit和failbit

? ? ? ? cin.get(char*,int)什么時候會被設置eofbit和failbit

????????cin.getline(char*,int)什么時候會被設置eofbit和failbit

????????cin >> str 和 cin.get(char*,int)有什么區別

????????cin.get(char*,int)與cin.getline(char*,int)有什么區別

? ? ? ? cin怎么停的

? ? ? ? cin怎么開始的

? ? ? ? cin.get(char*,int)與cin.getline(char*,int)怎么開始的

char cin.peek()

istream& cin.putback( char ch)

詳細了解cin，了解c++的IO邏輯，對我們的工作以及字符串leetcode題目都大有好處。文章中盡量用更加通俗的語言，去給大家描述。舉了大量的例子，去給大家演示。只要大家能夠跟著文章節奏走，一定會有很大收獲。對于日后的c++文件操作，大有裨益。對于文章中的筆誤之處，歡迎大家批評指正。

cin原理介紹

? ? ? ? 大家感興趣的可以先看一下這篇博文：cout格式控制? ? ? ? ，了解cout和cin有助于我們深切理解c++處理IO的邏輯。
? ? ? ? c++把輸入輸出都看做字節流。通過鍵盤所生成的屏幕上的字符，就是字符字節流或字符序列。

int a;
cin >> a;

? ? ? ? 可是變量a底層存儲的是32個二進制位，4個字節。cin不可能每次嚴格讀取四個字符輸入給a。這就是大家要明白的一件事：抽取時進行了類型轉換--->將字符字節流轉換為相應變量類型的二進制位

輸入123
cin >> a；a是int；此時cin將字符123轉化為4字節二進制，存儲到a。
cin >> a；a是double；此時cin將字符123轉化為8字節二進制，存儲到a。

控制符(hex、oct、dec)

cin >> hex；后續cin會持續將輸入解釋為16進制；
cin >> oct；后續cin會持續將輸入解釋為8進制；
cin >> dec；后續cin會持續將輸入解釋為10進制

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{int a;cin >> hex;cin >> a;// 此時鍵入12cout << a << endl;cout << hex ;cout << a << endl;return 0; 
}

cin如何檢查輸入

cin會跳過開頭所有空白（空白：空格、制表符、換行符）；
cin在遇到第一個類型不匹配的字符時會停止。例如，cin >> a(int)；輸入“? ? 123S”，cin遇到S時會停止
注意：cin正在繼續匹配的過程中遇到空白，認為空白是類型不匹配的字符
注意：即使是：cin >> ch(char)；大家知道char類型當然是可以包括空格字符的，但是即使是這樣cin依然會跳過所有的空白，無法把空格賦給ch。

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{int a;char ch;cin >> a;// 此時鍵入123S--->123會被輸入給a，字符'S'會留在輸入隊列里cout << a << endl;cin >> ch;// 將輸入隊列里的'S'取出，賦給chcout << ch << endl;return 0; 
}

cin與字符串

? ? ? ? cin將輸入流中的數據賦給字符串指針時，會自動在后面添加'\0'。正常的字符串中當然可以有空格、制表符、換行符，但是cin同樣會跳過開頭空白，并且認為中間的空白是類型不匹配的字符。

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{char ch[20];cin >> ch;// 輸入“   123   456"cout << ch << endl;return 0; 
}

cin.get(char ch)

????????cin.get(char ch)將下一字符賦給ch，即使下一字符是空格、制表符、換行符。cin.get(char ch)返回指向該cin的引用，因此可以拼接使用：cin.get(char ch1).get(char ch2).get(char ch3)。
? ? ? ? cin.get(char ch)與cin >> ch的比較：

兩者都是從輸入隊列里獲取下一個字符
cin.get(char ch)的的確確是獲取下一個字符，cin >> ch會跳過空白去尋找下一個字符

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{char ch;cin.get(ch);// 輸入“   1"cout << ch << endl;return 0; 
}

cin.get(void)

返回類型為 int
取出下一個字符，將這個字符的ascII碼返回
由于返回類型為int，所以不能拼接使用。例如：cin.get().get()，這樣寫是錯誤的。

????????接下來的例子中，大家運行一下，想想其中的邏輯。

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{int a;a = cin.get();// 輸入1cout << a << endl;a = cin.get();cout << a << endl;a = cin.get();// 輸入2cout << a << endl;return 0; 
}

? ? ? ? cin.get(char)與cin.get(void)都是用于處理單字符的。接下來我們會講解四個處理字符串的成員函數。

istream &get(char*,int)

? ? ? ? 假設有：

char line[5];
cin.get(line,5);

? ? ? ? cin.get(char*,int)會讀取4個字符，然后將數組末尾添加'\0'；如果cin.get(char*,int)還未讀取4個字符就遇到了換行符，那么cin.get(char*,int)將停止讀取，補上'\0'，并且把換行符留在輸入隊列中。

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{char line[5];cin.get(line,5); // 輸入1234\ncout << line << endl;char ch;cin.get(ch);   // 此時還殘留在輸入隊列里的'\n'將會被賦給ch,也就是說此處控制臺不會提示讓我們繼續輸入cout << ch;return 0; 
}

istream &get(char*,int,char)

? ? ? ? 與istream &get(char*,int)邏輯完全一樣，只不過把默認的遇到換行符停止變為自定義的char而已。

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{char line[5];cin.get(line,5,'$'); // 輸入1234$cout << line << endl;char ch;cin.get(ch);   // 此時還殘留在輸入隊列里的'$'將會被賦給ch,也就是說此處控制臺不會提示讓我們繼續輸入cout << ch;return 0; 
}

istream &getline(char*,int);

? ? ? ? 同istream &get(char*,int)邏輯一樣，主要區別是：istream &getline(char*,int)會把換行符從輸入隊列中取出，然后丟棄。

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{char line[5];cin.getline(line,5); // 輸入1234\ncout << line << endl;char ch;cin.get(ch);   // 此時輸入隊列里為空,也就是說此處控制臺會提示讓我們繼續輸入cout << ch;return 0; 
}

istream &getline(char*,int，char);

? ? ? ? 與istream &getline(char*,int)邏輯完全一樣，只不過把默認的遇到換行符停止變為自定義的char而已。

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{char line[5];cin.getline(line,5,'$'); // 輸入1234$\ncout << line << endl;char ch;cin.get(ch);   // 此時輸入隊列里還有一個'\n',也就是說此處控制臺不會提示讓我們繼續輸入cout << ch;return 0; 
}

遇到文件結尾EOF

? ? ? ? EOF是個宏，值是-1，不同系統中可能數值不一樣；什么叫做文件結尾，換行符首先不是文件結尾，換行符是一個字符，這一點要先搞清楚。當我們想要讀取文件時，文件最后一個字符的后面會被插入一個EOF，這個EOF就是文件結尾。在控制臺上我們可以通過快捷鍵模擬出文件結尾：window--->ctrl+z；linux/macos--->ctrl+d。

? ? ? ? 回顧一下我們都講了幾種輸入方式：

cin
cin.get(char)
cin.get(void)
cin.get(char*,int)
cin.getline(char*,int)

? ? ? ? 這幾種輸入，一旦遇到文件結尾。都會使對象cin變為錯誤狀態。
? ? ? ? cin對象內部有一個比特位，這個比特位對應的變量（這里我們權且把它叫做比特位變量吧，大家都能理解)，叫做eofbit。很顯然eofbit取值只能是0和1。默認情況下，eofbit = 0，代表cin狀態正常。上文講的所有輸入方式一旦遇到文件結尾，就會把cin對象內部的eofbit比特級變量設置為1，此時cin處于錯誤狀態。這意味著：cin >> ch；cin.get(char)；cin.get(char*,int)；cin.getline(char*,int)全部都會將eofbit設置為1。這還意味著接下來的cin不能正常使用。
????????cin.eof()用于判斷eofbit是否被設置為1，被設為1返回true，否則返回false;

? ? ? ? 在說明這件事之前，有一個小細節需要表明。cin >> ch等，平時返回cin對象。如果放在if中，即if(cin >> ch）將會返回布爾值。如果完成一次完整輸入，則返回false，否則將返回false。
? ? ? ? 何時無法完成一次完整輸入呢

cin狀態一開始就處在錯誤狀態
cin處在良好狀態，讀到的第一個非空字符就不符合要求

? ? ? ? 何時完成一次完整輸入呢

cin讀取到正確字符并正常返回，此時cin狀態良好
cin讀取到了正確字符，繼續讀時遇到eof，此時cin處在錯誤狀態。但是完成了一次完整輸入，if(cin >> a)成立。

? ? ? ? 關于if(cin >> a)何時成立，大家按照上述邏輯自行測試。下面是測試eofbit的代碼。

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{char line[5];cin >> line;   //輸入12ctrl+d    我在vscode下需要兩次ctrl+dif(cin.eof()){cout << "eofbit == 1"<< endl;//這意味著確實讀到了文件結尾EOF}else{cout << "eofbit == 0"<< endl;}if(cin >> line){cout << "cin is true" << endl;}else{cout << "cin is false" << endl;}return 0; 
}

無法完成一次完整輸入：設置failbit為1

? ? ? ? failbit與上述eofbit邏輯一樣，區別是eofbit在遇到文件結尾EOF時被設置為1，而failbit在無法完成一次完整輸入被設置為1。cin.eof()用于檢測eofbit是否被設置為1，而cin.fail()用于檢測failbit是否被設置為1。failbit被設置為1時，cin同樣處于錯誤狀態

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{int a;cin >> a;   //輸入S    if(cin.fail()){cout << "failbit == 1"<< endl;//這意味著讀取失敗，failbit被設置}else{cout << "failbit == 0"<< endl;}if(cin >> a){cout << "cin is true" << endl;}else{cout << "cin is false" << endl;}return 0; 
}

發生硬件錯誤時：badbit被設置為1

? ? ? ? 發生硬件錯誤時，badbit被設置為1，此時cin處在錯誤狀態。cin.bad()用于檢測badbit是否為1。不再贅述。

設置cin狀態：clear()和setstat()

? ? ? ? eofbit、failbit、badbit只要有一個被設為1，cin就會處于錯誤狀態。處于錯誤狀態的cin將無法使用。

cin.clear()：清除全部3個狀態位
cin.clear(eofbit)：設置eofbit為1，其余兩個狀態位被清除
setstat(eofbit)：設置eofbit為1，不對另外兩個狀態做任何操作

? ? 別著急測試，等講完下一個再測試，后續會說明原因。

丟棄后續字符：istream &ignore(int =1,int =EOF)

? ? ? ? cin.ignore(255,'\n')：丟棄后續255個字符或者遇到換行符。
? ? ? ? 默認cin.ignore(int =1,int =EOF)丟棄指定數目的字符或者遇到文件結尾。

? ? ? ? 大家多加體會一下下列代碼

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;
int main()
{int a;cin >> a;   //輸入S   if(cin.fail()){cout << "failbit == 1"<< endl;//failbit被設置,cin進入錯誤狀態}else{cout << "failbit == 0"<< endl;}cin.clear(); // 設置cin為正常狀態，但是不匹配字符還在輸入隊列里cin.ignore(1,'\n');if(cin >> a)    //  此時cin狀態恢復正常，輸入隊列里已經沒有數據，此時控制臺會要求再次輸入數據{cout << "cin is true" << endl;}else{cout << "cin is false" << endl;}return 0; 
}

關鍵總結

? ? ? ? 我們已經幾乎全部講完cin相關知識，為了能夠更加牢靠的記住這些知識。我們做一些大致的總結和比較，也就是說我們簡單想一些場景，進行總結比較一下。如果大家覺得有什么問題或者錯誤，感謝大家評論區批評指正。對于初學者別怕麻煩，最好一個個測試一下。

? ? ? ? cin什么時候會被設置eofbit和failbit

cin >> ch(char)；除非第一個非空字符就是EOF文件結尾，此時會同時設置eofbit和failbit；其余情況，不可能設置eofbit或者failbit（我說的不可能，是因為我確實沒有想到相關場景。如果說成大概率不會設置...，這樣我說的話更不容易出錯。可是這種說辭很不利于我們學習成長，這里不是在考試。我們應當渴望自己發現問題，并改正它)。
cin >> str(char*)；第一個字符就遇到EOF，會同時設置eofbit和failbit；已經讀取了一些字符，繼續讀取時遇到EOF，此時會設置eofbit；
cin >> a(int)：第一個字符就遇到EOF，第一個非空字符不是數字，都會同時設置eofbit和failbit；已經讀取了相關數字，繼續讀取時遇到EOF，此時會設置eofbit；

? ? ? ? cin.get(char)什么時候會被設置eofbit和failbit

除非第一個非空字符就是EOF文件結尾，此時會同時設置eofbit和failbit；其余情況，不可能設置eofbit或者failbit。

????????cin.get(void)什么時候會被設置eofbit和failbit

遇到文件結尾時cin.get()返回EOF；除非第一個非空字符就是EOF文件結尾，此時會同時設置eofbit和failbit。

? ? ? ? cin.get(char*,int)什么時候會被設置eofbit和failbit

第一個非空字符就是EOF文件結尾，此時會同時設置eofbit和failbit；此時會把空值'\0'放入數組中
已經讀取了一些字符，繼續讀取時遇到EOF，此時會設置eofbit；
直接讀取到換行符，此時會設置failbit，因為沒有讀取成功啊。

????????cin.getline(char*,int)什么時候會被設置eofbit和failbit

第一個非空字符就是EOF文件結尾，此時會同時設置eofbit和failbit；此時會把空值'\0'放入數組中
已經讀取了一些字符，繼續讀取時遇到EOF，此時會設置eofbit；
直接讀取到換行符，不會設置failbit，因為getline從輸入隊列中取走了換行符只不過丟棄了它
cin.getline(str,30)：如果已經讀取了29個字符，下一個字符不是換行符，將設置failbit。因此包含30個或更多字符的輸入行將終止輸入。

????????cin >> str 和 cin.get(char*,int)有什么區別

? ? ? ? 這個問題留給大家，主要是相互類比加深印象，已經進一步理解其特性。

????????cin.get(char,int)與cin.getline(char,int)有什么區別

前者遇到換行符停止，換行符留在輸入隊列；后者遇到換行符終止，換行符被取走丟棄
當第一個字符就是換行符時，前者屬于無法完成一次完整輸入，設置failbit；后者讀取丟棄這個換行符，不設置failbit；兩者都把空白加入str
后者讀取字符數到達num-1后，如果下一個字符不是換行符，將設置failbit；前者則不會

? ? ? ? cin怎么停的

遇到第一個不匹配的字符停止
注意：cin正在繼續匹配的過程中遇到空白，認為空白是類型不匹配的字符。即使是cin >> str(char*)，它依然視空白為不匹配的字符。

? ? ? ? cin怎么開始的

? ? ? ? 這個問題比較微妙，大家后續學習中大概率會有些疑問，到時候大家讀一下下面這一句話。看看我總結的對不對，歡迎批評指正。

cin在輸入隊列里找數據，它丟棄一個個空白，只要輸入隊列里沒有要匹配的數據，控制臺就打開輸入，讓你輸入數據。

? ? ? ? cin.get(char,int)與cin.getline(char,int)怎么開始的

如果輸入隊列沒有數據，則從調用處開始，從控制臺獲得數據
如果輸入隊列里有數據，則讀取這個輸入隊列里的數據。對于控制臺IO來講，它不可能在從控制臺獲得數據。

? ? ? ? 至此文章主要邏輯已經全部闡述完畢，剩下的篇幅，用來給大家講兩個好用的cin成員方法。

char cin.peek()

返回輸入隊列中的下一個字符，但是不抽取這個字符，只是看看而已
大家自行測試即可

istream& cin.putback( char ch)

將一個字符插入到輸入字符串中，被插入的字符將是下一條輸入語句讀取的第一個字符
相當于cin.peek()與cin.get(char)組合使用

#include <iostream>int main()
{using std::cout;using std::cin;using std::endl;char ch;while(cin.get(ch))          {if (ch != '#')cout << ch;else{cin.putback(ch);    break;}}if (!cin.eof()){cin.get(ch);cout << endl << ch << " is next input character.\n";}else{cout << "End of file reached.\n";std::exit(0);}while(cin.peek() != '#')    {cin.get(ch);cout << ch;}if (!cin.eof()){cin.get(ch);cout << endl << ch << " is next input character.\n";}elsecout << "End of file reached.\n";return 0; 
}