C++ 控制台格式化打印技巧 | Linux 中国

导读：下次当你为控制台输出的格式而苦恼时，请参考这篇文章及其速查表。

本文字数：8296，阅读时长大约： 9分钟

https://linux.cn/article-14027-1.html
作者：Stephan Avenwedde
译者：Xingyu.Wang

我写文章主要是为了给自己写文档。我在编程时非常健忘，所以我经常会写下有用的代码片段、特殊的特性，以及我使用的编程语言中的常见错误。这篇文章完全切合我最初的想法，因为它涵盖了从 C++ 控制台格式化打印时的常见用例。

像往常一样，这篇文章带有大量的例子。除非另有说明，代码片段中显示的所有类型和类都是 std 命名空间的一部分。所以当你阅读这段代码时，你必须在类型和类的前面加上using namespace std;。当然，该示例代码也可以在 github.com 上找到。

面向对象的流

如果你曾经用过 C++ 编程，你肯定使用过 en.cppreference.com。当你包含 时， en.cppreference.com 类型的 cout 对象就进入了作用域。这篇文章的重点是 cout，它可以让你打印到控制台，但这里描述的一般格式化对所有 en.cppreference.com 类型的流对象都有效。ostream 对象是 basic_ostream 的一个实例，其模板参数为 char 类型。头文件 是 的包含层次结构的一部分，包含了常见类型的前向声明。

类 basic_ostream 继承于 basic_ios，该类型又继承于 ios_base。在 en.cppreference.com 上你可以找到一个显示不同类之间关系的类图。

ios_base 类是所有 I/O 流类的基类。basic_ios 类是一个模板类，它对常见的字符类型进行了模板特化(specialization)，称为 ios。因此，当你在标准 I/O 的上下文中读到 ios 时，它是 basic_ios 的 char 类型的模板特化。

格式化流

一般来说，基于 ostream 的流有三种格式化的方法。

1. 使用 ios_base 提供的格式标志。

2. 在头文件 和 中定义的流修改函数。

3. 通过调用 << 操作符的 en.cppreference.com。

所有这些方法都有其优点和缺点，通常取决于使用哪种方法的情况。下面显示的例子混合使用所有这些方法。

右对齐

默认情况下，cout 占用的空间与要打印的数据所需的空间一样大。为了使这种右对齐的输出生效，你必须定义一个行允许占用的最大宽度。我使用格式标志来达到这个目的。

右对齐输出的标志和宽度调整只适用于其后的行。

1. cout.setf(ios::right, ios::adjustfield);

2. cout.width(50);

3. cout << "This text is right justified" << endl;

4. cout << "This text is left justified again" << endl;

在上面的代码中，我使用 setf 配置了右对齐的输出。我建议你将位掩码 ios::adjustfield 应用于 setf，这将使位掩码指定的所有标志在实际的 ios::right 标志被设置之前被重置，以防止发生组合碰撞。

填充空白

当使用右对齐输出时，默认情况下，空的地方会用空白字符填充。你可以通过使用 setfill 指定填充字符来改变它：

1. cout << right << setfill('.') << setw(30) << 500 << " pcs" << endl;

2. cout << right << setfill('.') << setw(30) << 3000 << " pcs" << endl;

3. cout << right << setfill('.') << setw(30) << 24500 << " pcs" << endl;

代码输出如下：

1. ...........................500 pcs

2. ..........................3000 pcs

3. .........................24500 pcs

组合

想象一下，你的 C++ 程序记录了你的储藏室库存。不时地，你想打印一份当前库存的清单。要做到这一点，你可以使用以下格式。

下面的代码是左对齐和右对齐输出的组合，使用点作为填充字符，可以得到一个漂亮的列表：

1. cout << left << setfill('.') << setw(20) << "Flour" << right << setfill('.') << setw(20) << 0.7 << " kg" << endl;

2. cout << left << setfill('.') << setw(20) << "Honey" << right << setfill('.') << setw(20) << 2 << " Glasses" << endl;

3. cout << left << setfill('.') << setw(20) << "Noodles" << right << setfill('.') << setw(20) << 800 << " g" << endl;

4. cout << left << setfill('.') << setw(20) << "Beer" << right << setfill('.') << setw(20) << 20 << " Bottles" << endl;

输出：

1. Flour...............................0.70 kg

2. Honey..................................2 Glasses

3. Noodles..............................800 g

4. Beer..................................20 Bottles

打印数值

当然，基于流的输出也能让你输出各种变量类型。

布尔型

boolalpha 开关可以让你把布尔型的二进制解释转换为字符串：

1. Flour...............................0.70 kg

2. Honey..................................2 Glasses

3. Noodles..............................800 g

4. Beer..................................20 Bottles

以上几行产生的输出结果如下：

1. Boolean output without using boolalpha: 1 / 0

2. Boolean output using boolalpha: true / false

地址

如果一个整数的值应该被看作是一个地址，那么只需要把它投到 void* 就可以了，以便调用正确的重载。下面是一个例子：

1. cout << "Boolean output without using boolalpha: " << true << " / " << false << endl;

2. cout << "Boolean output using boolalpha: " << boolalpha << true << " / " << false << endl;

该代码产生了以下输出：

1. Treat as unsigned long: 43981

2. Treat as address: 0000ABCD

该代码打印出了具有正确长度的地址。一个 32 位的可执行文件产生了上述输出。

整数

打印整数是很简单的。为了演示，我使用 setf 和 setiosflags 来指定数字的基数。应用流修改器 hex/oct 也有同样的效果。

1. int myInt = 123;

3. cout << "Decimal: " << myInt << endl;

5. cout.setf(ios::hex, ios::basefield);

6. cout << "Hexadecimal: " << myInt << endl;

8. cout << "Octal: " << resetiosflags(ios::basefield) << setiosflags(ios::oct) << myInt << endl;

注意： 默认情况下，没有指示所使用的基数，但你可以使用 showbase 添加一个。

1. Decimal: 123

2. Hexadecimal: 7b

3. Octal: 173

用零填充

1. 0000003

2. 0000035

3. 0000357

4. 0003579

你可以通过指定宽度和填充字符得到类似上述的输出：

1. cout << setfill('0') << setw(7) << 3 << endl;

2. cout << setfill('0') << setw(7) << 35 << endl;

3. cout << setfill('0') << setw(7) << 357 << endl;

4. cout << setfill('0') << setw(7) << 3579 << endl;

浮点值

如果我想打印浮点数值，我可以选择“固定”和“科学”格式。此外，我还可以指定精度：

1. double myFloat = 1234.123456789012345;

2. int defaultPrecision = cout.precision(); // == 2

4. cout << "Default precision: " << myFloat << endl;

5. cout.precision(4);

6. cout << "Modified precision: " << myFloat << endl;

7. cout.setf(ios::scientific, ios::floatfield);

8. cout << "Modified precision & scientific format: " << myFloat << endl;

9. /* back to default */

10. cout.precision(defaultPrecision);

11. cout.setf(ios::fixed, ios::floatfield);

12. cout << "Default precision & fixed format: " << myFloat << endl;

上面的代码产生以下输出：

1. Default precision: 1234.12

2. Modified precision: 1234.1235

3. Modified precision & scientific format: 1.2341e+03

4. Default precision & fixed format: 1234.12

时间和金钱

通过 put_money，你可以用正确的、与当地有关的格式来打印货币单位。这需要你的控制台能够输出 UTF-8 字符集。请注意，变量 specialOffering 以美分为单位存储货币价值。

1. long double specialOffering = 9995;

3. cout.imbue(locale("en_US.UTF-8"));

4. cout << showbase << put_money(specialOffering) << endl;

5. cout.imbue(locale("de_DE.UTF-8"));

6. cout << showbase << put_money(specialOffering) << endl;

7. cout.imbue(locale("ru_RU.UTF-8"));

8. cout << showbase << put_money(specialOffering) << endl;

ios 的 imbue 方法让你指定一个地区。通过命令 locale -a，你可以得到你系统中所有可用的地区标识符的列表。

1. $99.95

2. 99,950€

3. 99,950₽

（不知道出于什么原因，在我的系统上，它打印的欧元和卢布有三个小数位，对我来说看起来很奇怪，但这也许是官方的格式。）

同样的原则也适用于时间输出。函数 put_time 可以让你以相应的地区格式打印时间。此外，你可以指定时间对象的哪些部分被打印出来。

1. time_t now = time(nullptr);

2. tm localtm = *localtime(&now);

5. cout.imbue(locale("en_US.UTF-8"));

6. cout << "en_US : " << put_time(&localtm, "%c") << endl;

7. cout.imbue(locale("de_DE.UTF-8"));

8. cout << "de_DE : " << put_time(&localtm, "%c") << endl;

9. cout.imbue(locale("ru_RU.UTF-8"));

10. cout << "ru_RU : " << put_time(&localtm, "%c") << endl;

格式指定符 %c 会打印一个标准的日期和时间字符串：

1. en_US : Tue 02 Nov 2021 07:36:36 AM CET

2. de_DE : Di 02 Nov 2021 07:36:36 CET

3. ru_RU : Вт 02 ноя 2021 07:36:36

创建自定义的流修改器

你也可以创建你自己的流。下面的代码在应用于 ostream 对象时插入了一个预定义的字符串：

1. ostream& myManipulator(ostream& os) {

2. string myStr = ">>>Here I am<<<";

3. os << myStr;

4. return os;

5. }

另一个例子： 如果你有重要的事情要说，就像互联网上的大多数人一样，你可以使用下面的代码在你的信息后面根据重要程度插入感叹号。重要程度被作为一个参数传递：

1. struct T_Importance {

2. int levelOfSignificance;

3. };

5. T_Importance importance(int lvl){

6. T_Importance x = {.levelOfSignificance = lvl };

7. return x;

8. }

10. ostream& operator<<(ostream& __os, T_Importance t){

12. for(int i = 0; i < t.levelOfSignificance; ++i){

13. __os.put('!');

14. }

15. return __os;

16. }

这两个修饰符现在都可以简单地传递给 cout：

1. cout << "My custom manipulator: " << myManipulator << endl;

3. cout << "I have something important to say" << importance(5) << endl;

产生以下输出：

1. My custom manipulator: >>>Here I am<<<

3. I have something important to say!!!!!

结语

下次你再纠结于控制台输出格式时，我希望你记得这篇文章及其 opensource.com。

在 C++ 应用程序中，cout 是 opensource.com 的新邻居。虽然使用 printf 仍然有效，但我可能总是喜欢使用 cout。特别是与定义在 中的修改函数相结合，会产生漂亮的、可读的代码。

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