c++_cout的理解和使用

问题引入

cout << (uf.is_same_set(x, y)) ? 'Y' : 'N'<<endl;

请问大家，这条语句对吗？（这里的uf.is_same_set(x, y)是一个自定义函数，返回bool值；所以不是问题的关键）==》

答案是这条语句报错了。我再写了以下的语句，却能准确无误。

  cout << ((uf.is_same_set(x, y)) ? 'Y' : 'N') << endl;

为什么呢？ ==》

1.这是因为第一条语句中，<<的优先级会高于三目运算符，即它先返回的是 ostream&；

然后会再执行ostream?'Y':'N'部分;三目判断返回'Y'

但是'Y' 是 char 类型，不是一个可以用 << 运算的对象。

2.cout << ((uf.is_same_set(x, y)) ? 'Y' : 'N') << endl; 这个表达式会先执行三目，返回‘Y’或者‘N’；然后变为：cout<<'Y'<<endl; 所以就没有错。

基于这个问题，我们今天就来聊聊cout

cout是什么？

cout 是一个全局的 输出流对象，本质上是 ostream 类的一个实例，通过 运算符重载（operator<<），实现了类似 cout << x 这样的打印效果。

此外还有其他流对象是：

名称	类型	功能
cin	istream	标准输入流
cerr	ostream	错误输出流
clog	ostream	日志输出流

为什么能用 << 打印？

这是 C++ 的经典设计：通过重载运算符 <<（插入运算符）来模拟输出操作。它的原型类似于这样：即它使重载的运算符函数；

ostream& operator<<(ostream& os, int value);
ostream& operator<<(ostream& os, const char* str);
ostream& operator<<(ostream& os, char c);
ostream& operator<<(ostream& os, double d);
ostream& operator<<(ostream& os, bool b);
// 等等，针对不同类型都做了重载

这就意味着你可以这样使用：

cout << "Hello" << ' ' << 42 << ' ' << true;

它的底层执行顺序是：

cout << "Hello"          // 返回 ostream&<< ' '             // 继续插入<< 42              // 继续插入<< ' '             // ...<< true;           // 一连串流式操作

因为每次 << 都返回 ostream&，所以可以链式调用。

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输出是怎么“流”到控制台的？

cout 内部持有一个缓冲区（buffer），你每调用一次 <<，其实是将数据写入这个缓冲区。只有当你：

• 显式使用 endl（刷新并换行）；

• 或缓冲区满；

• 或程序结束前清理资源；

才会真正把内容输出到终端控制台。所以我们便能理解下面两条语句的区别了。

cout << "hello\n";       // 可能只是写进缓冲区
cout << "world" << endl; // 此时强制刷新缓冲区

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endl 是什么？

endl 是一个特殊的东西，它不是字符串，而是一个 函数指针，原型是：

ostream& endl(ostream& os);

它的作用是：

1. 向流中插入一个换行符（\n）；

2. 刷新缓冲区（flush）；

所以cout << "Hello" << endl; 等价于：

cout << "Hello";
cout.put('\n');
cout.flush();

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自定义类型如何支持 << 输出？

你可以为你的类自己写一个 << 重载，让 cout << 对象 成为可能：

class Person {
public:string name;int age;
};
​
// 重载 <<
ostream& operator<<(ostream& os, const Person& p) {os << "Name: " << p.name << ", Age: " << p.age;return os;
}

这样你就能这样写：

Person p{"麦兜", 20};
cout << p << endl;

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ok,这个知识点实际上涉及到了运算符重载函数的编写；我先说一个结论：

operator<<必须写成全局函数（或友元函数），为什么呢？

因为 cout << p 是这样调用的：operator<<(cout, p); // ostream 是左边，Person 是右边

如果你写成：

class Person { ostream& operator<<(ostream& os); // 错误！只能是 p << cout 
};

这就变成了 p << cout，方向颠倒了，所以没法实现 cout << p 的语法。

故哪些运算符建议写成成员函数？哪些建议全局？

运算符类型	推荐形式	说明
=, [], (), ->	成员函数	这些操作符需要访问类的内部状态或作用于“左侧对象本身”
<<, >>, +, -, ==, !=	全局函数或友元函数	左侧不是类对象（如 cout << obj），或需要双操作数对称性

cout的使用技巧

1. 运算符优先级陷阱 （如我们上面的问题）

2. 输出 bool 值时注意格式

cout << true << endl;      // 输出: 1
cout << boolalpha << true << endl;  // 输出: true ✅

   3.输出字符和整数要区

char ch = 'A';
int x = 65;
cout << ch << endl;     // 输出: A
cout << static_cast<int>(ch) << endl;  // 输出: 65

4.其他格式化技巧：

我们需要加上 头文件： #include <iomanip>

1） 设置小数精度 ；如上

2) 宽度对齐 & 填充字符

cout << setw(10) << 42 << endl;         // 宽度为10，默认右对齐
cout << setfill('*') << setw(10) << 42 << endl;  // 输出：********42

3)左右对齐

cout << left << setw(10) << 42 << endl;   // 左对齐
cout << right << setw(10) << 42 << endl;  // 右对齐

4) 输出十六进制/八进制

cout << hex << 255 << endl;  // ff
cout << oct << 255 << endl;  // 377
cout << dec << 255 << endl;  // 255 （恢复十进制）

显示符号位（正数也带 + ）

cout << showpos << 123 << endl;  // +123

再次理解

运算符重载是指可以自定义某个类使用某个运算符的逻辑，譬如+，-,*等等。

而<<这个运算符也是可以被重载的；例如ostream类就是重载了这个运算符 。

cout是ostream的一个对象，它使用<<能够将数据写入这个缓冲区。

实际上cout<<10是operator<<(cout, 10);的语法糖。即他本质上是调用了operator<<，并把要打印的东西(整数，浮点数，字符，字符串）作为参数。

而这个运算符重载函数返回的是ostream&,即引用类型，则他可以实现链式调用；