C++——数据类型与输入输出

一、基本数据类型（Primitive/Built-in Types）

1. 整型（Integer Types）

类型	关键字	大小（通常）	范围	用途
短整型	short	2字节	-32,768 ~ 32,767	节省内存
整型	int	4字节	-2³¹ ~ 2³¹-1	通用整数
长整型	long	4/8字节	至少与int相同	大整数
长长整型	long long	8字节	-2⁶³ ~ 2⁶³-1	超大整数
无符号整型	unsigned	同上	0 ~ 2ⁿ-1（n为位数）	非负整数

2. 浮点型（Floating-point Types）

类型	关键字	大小	精度	用途
单精度浮点	float	4字节	~6-7位有效数字	通用浮点计算
双精度浮点	double	8字节	~15位有效数字	高精度计算
长双精度浮点	long double	10字节	更高精度（依赖编译器）	特殊科学计算

3. 字符型（Character Types）

类型	关键字	大小	范围	用途
普通字符	char	1字节	-128~127或0~255	存储ASCII字符
宽字符	wchar_t	2/4字节	平台依赖	Unicode字符
C++11字符	char16_t	2字节	UTF-16	现代字符处理
	char32_t	4字节	UTF-32	统一字符编码

4. 布尔型（Boolean Type）

• 关键字：bool
• 值：true / false
• 大小：通常1字节（实际由编译器决定）。
• 用途：逻辑控制（如if、循环条件）。

5. 空类型（Void Type）

• 关键字：void
• 用途：
  • 函数无返回值：void func() { ... }
  • 指针类型（void*）：通用指针，需强制类型转换后使用。

二、标准I/O流概述

C++的标准输入输出系统是基于流(stream)的概念构建的，提供了类型安全、可扩展的I/O操作方式。与C语言的printf/scanf相比，C++的I/O系统通过运算符重载和面向对象的方式，提供了更灵活、更安全的输入输出机制。

1. 流类层次结构

C++的I/O系统由一系列相互关联的类组成，主要类层次如下：

ios_base → ios → istream → iostream → fstream/stringstream
                ↘ ostream ↗

2. 预定义标准流对象

C++预定义了四个标准流对象，都定义在std命名空间中：

对象	类型	对应C标准流	缓冲情况	典型用途
cin	istream	stdin	有缓冲	标准输入
cout	ostream	stdout	有缓冲	标准输出
cerr	ostream	stderr	无缓冲	错误输出(立即显示)
clog	ostream	stderr	有缓冲	日志输出

三、标准输出(cout)详解

1. 基本输出机制

插入运算符(<<)重载

函数原型：

ostream& operator<<(ostream& os, [type]);

使用示例：

int age = 25;
double salary = 4500.50;
cout << "Name: " << "John" 
     << ", Age: " << age 
     << ", Salary: " << salary 
     << endl;

代码解析：

1. 首先输出字符串"Name: "到标准输出

2. 接着输出字符串"John"

3. 然后输出", Age: "和整型变量age的值

4. 再输出", Salary: "和浮点型变量salary的值

5. 最后输出endl，它执行两个操作：插入换行符并刷新输出缓冲区

四、标准输入(cin)详解

1. 基本输入机制

提取运算符(>>)重载

函数原型：

istream& operator>>(istream& is, [type]&);

使用示例：

int age;
double salary;
cout << "Enter age and salary: ";
if (cin >> age >> salary) {
    cout << "Age: " << age << ", Salary: " << salary << endl;
} else {
    cerr << "Invalid input!" << endl;
    cin.clear(); // 清除错误状态
    cin.ignore(numeric_limits::max(), '\n'); // 清空缓冲区
}

代码解析：

1. 提示用户输入年龄和薪水

2. 尝试读取一个整数和一个浮点数

3. 检查读取是否成功(if条件中隐式调用了cin的bool转换运算符)

4. 如果失败，清除错误状态并忽略当前行的剩余输入