C++中ostream的用法

# C++中ostream的用法

## 1. 概述

`ostream`（输出流）是C++标准库中用于处理输出的基类，定义在`<iostream>`头文件中。作为`basic_ostream<char>`的typedef，它提供了格式化和非格式化的输出功能，是C++输入输出系统的核心组件之一。

## 2. 基本用法

### 2.1 标准输出

最常用的`ostream`对象是`std::cout`，通常与插入运算符`<<`配合使用：

```cpp
#include <iostream>

int main() {
    std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
    std::cout << "Integer: " << 42 << "\n"
              << "Float: " << 3.14 << std::endl;
    return 0;
}

2.2 输出操作符重载

可以为自定义类型重载<<运算符：

#include <iostream>

class Point {
public:
    int x, y;
    Point(int x, int y) : x(x), y(y) {}
};

std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Point& p) {
    return os << "(" << p.x << ", " << p.y << ")";
}

int main() {
    Point p(10, 20);
    std::cout << p << std::endl;  // 输出: (10, 20)
}

3. 格式化输出

3.1 常用格式化函数

3.2 示例代码

#include <iostream>
#include <iomanip>

int main() {
    double pi = 3.141592653589793;
    
    // 默认格式
    std::cout << "Default: " << pi << std::endl;
    
    // 固定小数，精度5
    std::cout << "Fixed(5): " << std::fixed << std::setprecision(5) << pi << std::endl;
    
    // 科学计数法，精度3
    std::cout << "Scientific(3): " << std::scientific << std::setprecision(3) << pi << std::endl;
    
    // 设置字段宽度和填充
    std::cout << "Width(10): |" << std::setw(10) << 123 << "|" << std::endl;
    std::cout << "Fill('*'): |" << std::setw(10) << std::setfill('*') << 123 << "|" << std::endl;
    
    return 0;
}

4. 文件输出

ofstream（输出文件流）继承自ostream，可用于文件写入：

#include <fstream>
#include <string>

int main() {
    std::ofstream outFile("output.txt");
    
    if (outFile.is_open()) {
        outFile << "This is line 1\n";
        outFile << "This is line 2\n";
        outFile.close();
    } else {
        std::cerr << "Unable to open file" << std::endl;
    }
    
    return 0;
}

5. 字符串输出

ostringstream允许将输出写入字符串：

#include <sstream>
#include <string>

int main() {
    std::ostringstream oss;
    oss << "The answer is " << 42;
    
    std::string result = oss.str();
    std::cout << result << std::endl;  // 输出: The answer is 42
    
    return 0;
}

6. 错误处理

6.1 状态检查

6.2 示例

#include <iostream>
#include <fstream>

int main() {
    std::ofstream outFile;
    outFile.open("readonly.txt");
    
    if (outFile.fail()) {
        std::cerr << "Error opening file" << std::endl;
        if (outFile.bad()) {
            std::cerr << "Fatal error occurred" << std::endl;
        }
        return 1;
    }
    
    outFile << "Test";
    outFile.close();
    
    return 0;
}

7. 高级特性

7.1 自定义locale

可以设置不同的locale来影响格式化：

#include <iostream>
#include <locale>

int main() {
    std::cout.imbue(std::locale("en_US.UTF-8"));
    std::cout << 1234567.89 << std::endl;  // 可能输出: 1,234,567.89
    
    std::cout.imbue(std::locale("de_DE.UTF-8"));
    std::cout << 1234567.89 << std::endl;  // 可能输出: 1.234.567,89
    
    return 0;
}

7.2 同步与性能

// 禁用同步提升性能（但不要与C stdio混用）
std::ios_base::sync_with_stdio(false);

8. 总结

ostream作为C++标准输出系统的核心，提供了： - 基本数据类型和自定义类型的输出能力 - 丰富的格式化控制选项 - 多种输出目标（控制台、文件、字符串等） - 错误处理机制

掌握ostream及其派生类的使用是C++开发者必备的基础技能，合理使用可以创建灵活、高效的输出系统。 “`