Phần trước: [C++ Cơ bản] Phần 6: Biến global và biến local

Nhập và xuất là hai yếu tố vô cùng cơ bản của một chương trình. Trong những bài viết trước của C++ Cơ bản, chúng ta đã sử dụng cout để in thông tin ra màn hình console. Bài viết này và bài viết sau sẽ dành ra để giải thích cụ thể về input và output trong C++.

Tóm tắt nhanh về thư viện stdio.h của C

Thư viện stdio.h và các hàm scanf(), printf() là phương pháp input - output tiêu chuẩn của C. C++ thừa hưởng tất cả các tài nguyên của C, do đó chúng cũng có thể được sử dụng trong C++. Tuy nhiên series bài viết này sẽ không đi sâu vào thư viện này vì:

• Cú pháp của các hàm scanf() và printf() phức tạp hơn so với cin và cout của C++.
• cin và cout là phương pháp input và output chuẩn của C++.

Bạn có thể nghe nói rằng cin và cout chậm hơn scanf() và printf(). Điều này là đúng, bởi vì chúng phải đồng bộ hóa luồng nhập xuất với thư viện stdio.h để chương trình có thể sử dụng cả hai thư viện của C và C++. Tuy nhiên trong áp dụng thực tế, chênh lệch này có thể tạm bỏ qua được, trừ khi bạn thật sự cần tốc độ xử lý cao (như khi lập trình thi đấu). Khi đó bạn có thể tắt đồng bộ hóa bằng việc sử dụng lệnh:

iostream::sync_with_stdio(false);

Lưu ý rằng kể cả sau khi áp dụng iostream::sync_with_stdio(false), tốc độ của cin/cout vẫn có thể chậm hơn đáng kể so với scanf()/printf() trên một số bộ dịch, nhưng nhìn chung thì điều này không quá ảnh hưởng tới việc lập trình thi đấu. Mục đích chính của các kì thi phần lớn là để kiểm tra kĩ năng thuật toán, cho dù kĩ năng tối ưu hóa vẫn là hết sức quan trọng.

Các thư viện nhập/xuất của C++

Nhập/xuất của C++ diễn ra theo các stream (luồng), là các dãy byte được gửi tới (từ thiết bị nhập xuất, từ các file, vv…) và gửi đi (tới các thiết bị hiển thị như màn hình, loa, vv…) từ chương trình.

C++ có ba thư viện quan trọng cho việc nhập/xuất:

Để khai báo sử dụng thư viện, ta sử dụng cú pháp:

#include <tên_thư_viện>

Chú ý không cần sử dụng dấu chấm phẩy.

Buffer là gì?

Buffer là một vùng nhớ tạm thời của hệ thống, dành cho việc tạm thời lưu trữ dữ liệu của chương trình trước khi di chuyển tới một vùng khác. Đối với input và output, buffer giống như việc lưu trữ tất cả các nội dung cần được nhập và xuất, trước khi được nhập vào hoặc xả ra.

cout

cout là một đối tượng thuộc class ostream. cout được kết nối với các đối tượng đầu ra tiêu chuẩn, ví dụ như màn hình console của hệ điều hành. Ta sử dụng cout với toán tử chèn dữ liệu vào stream (stream insertion) << (hai dấu nhỏ hơn).

Chú ý: Ở đây mình có nói tới class ostream. Class và các nội dung của lập trình hướng đối tượng sẽ được giới thiệu kĩ hơn ở các bài sau. Hiện tại, hãy tạm hiểu class là một kiểu dữ liệu được người dùng định nghĩa, khác với các kiểu dữ liệu nguyên thủy như int, float, double, vv…

Ví dụ:

#include <iostream>

using namespace std;
 
int main( ) {
   cout << "Xin chào " << "Việt Nam" << endl;
}

Output:

Xin chào Việt Nam

Toán tử << có thể được sử dụng nhiều lần trong một câu lệnh cout, như ở ví dụ trên.

C++ cho phép người dùng in ra các giá trị thuộc các kiểu dữ liệu có sẵn int, float, double, char, string và các giá trị con trỏ.

cout là phương pháp output có sử dụng buffer.

cin

cin là một đối tượng thuộc class istream. cin được kết nối với các đối tượng đầu vào tiêu chuẩn, ví dụ như bàn phím. Ta sử dụng cin với toán tử lấy dữ liệu từ stream (stream extraction) >> (hai dấu lớn hơn).

Ví dụ: chương trình sau sẽ yêu cầu bạn nhập vào một số, và in ra số bạn đã nhập vào.

#include <iostream>
using namespace std;

int number;
int main()
{
    cout << "Nhap vao mot so: ";
    cin >> number;
    cout << "So ban nhap vao la: " << number;
    return 0;
}

Bộ dịch C++ sẽ tự động nhận ra kiểu dữ liệu của biến được đặt sau toán tử, và lựa chọn phương pháp nhập dữ liệu phù hợp với kiểu dữ liệu đó.

Toán tử >> cũng có thể được sử dụng nhiều lần trong một câu lệnh.

cin là phương pháp input có sử dụng buffer.

cerr và clog

cerr và clog là hai đối tượng của class ostream giống như cout. Về mặc định, chúng cũng được kết nối với các đối tượng đầu ra tiêu chuẩn như cout, và cũng sử dụng chung toán tử << như cout.

Điểm khác biệt giữa cerr và clog là cerr không được buffer, còn clog thì có. Điều này có nghĩa là tất cả nội dung của cerr sẽ được in ra ngay lập tức, trong khi clog sẽ được lưu trữ lại cho tới khi buffer đầy hoặc được giải phóng (do người dùng tự giải phóng, khi có dữ liệu xuất ra mới và cần in ra dữ liệu cũ, hoặc khi chương trình kết thúc).

cerr và clog được sử dụng nhiều vào việc in ra các thông báo lỗi. Khi xây dựng các dự án lớn với C++, chúng sẽ trở nên vô cùng quan trọng, vì ta có thể thay đổi luồng ra của output (cout) ra riêng với các thông báo lỗi (cerr và clog) để quan sát riêng rẽ.

Phần sau: [C++ Cơ bản] Phần 8: Input và Output (tiếp)