C++ 控制台格式化打印技巧

软件开发

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。

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 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 cout。当你包含 <iostream> 时，ostream 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 ostream 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 <iosfwd> 是 <iostream> 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 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 <iomanip> 和 <ios> 中定义的流修改函数。
  3. 通过调用 << 操作符的 特定重载。

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。

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cout.setf(ios::right, ios::adjustfield);
cout.width(50);
cout << "This text is right justified" << endl;
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：

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cout << right << setfill('.') << setw(30) << 500 << " pcs" << endl;
cout << right << setfill('.') << setw(30) << 3000 << " pcs" << endl;
cout << right << setfill('.') << setw(30) << 24500 << " pcs" << endl;

代码输出如下：

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...........................500 pcs
..........................3000 pcs
.........................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：

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cout << left << setfill('.') << setw(20) << "Flour" << right << setfill('.') << setw(20) << 0.7 << " kg" << endl;
cout << left << setfill('.') << setw(20) << "Honey" << right << setfill('.') << setw(20) << 2 << " Glasses" << endl;
cout << left << setfill('.') << setw(20) << "Noodles" << right << setfill('.') << setw(20) << 800 << " g" << endl;
cout << left << setfill('.') << setw(20) << "Beer" << right << setfill('.') << setw(20) << 20 << " Bottles" << endl;

输出：

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Flour...............................0.70 kg
Honey..................................2 Glasses
Noodles..............................800 g
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：

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

以上几行产生的输出结果如下：

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Boolean output without using boolalpha: 1 / 0
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：

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unsigned long someAddress = 0x0000ABCD;
cout << "Treat as unsigned long: " << someAddress << endl;
cout << "Treat as address: " << (void*)someAddress << endl;

该代码产生了以下输出：

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Treat as unsigned long: 43981
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。

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int myInt = 123;

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

cout.setf(ios::hex, ios::basefield);
cout << "Hexadecimal: " << myInt << endl;

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。

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Decimal: 123
Hexadecimal: 7b
Octal: 173

用零填充

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0000003
0000035
0000357
0003579

你可以通过指定宽度和填充字符得到类似上述的输出：

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cout << setfill('0') << setw(7) << 3 << endl;
cout << setfill('0') << setw(7) << 35 << endl;
cout << setfill('0') << setw(7) << 357 << endl;
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：

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double myFloat = 1234.123456789012345;
int defaultPrecision = cout.precision(); // == 2

cout << "Default precision: " << myFloat << endl;
cout.precision(4);
cout << "Modified precision: " << myFloat << endl;
cout.setf(ios::scientific, ios::floatfield);
cout << "Modified precision & scientific format: " << myFloat << endl;
/* back to default */
cout.precision(defaultPrecision);
cout.setf(ios::fixed, ios::floatfield);
cout << "Default precision & fixed format:  " << myFloat << endl;

上面的代码产生以下输出：

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Default precision: 1234.12
Modified precision: 1234.1235
Modified precision & scientific format: 1.2341e+03
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。

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long double specialOffering = 9995;

cout.imbue(locale("en_US.UTF-8"));
cout << showbase << put_money(specialOffering) << endl;
cout.imbue(locale("de_DE.UTF-8"));
cout << showbase << put_money(specialOffering) << endl;
cout.imbue(locale("ru_RU.UTF-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。

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$99.95
99,950€
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。

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time_t now = time(nullptr);
tm localtm = *localtime(&now);


cout.imbue(locale("en_US.UTF-8"));
cout << "en_US : " << put_time(&localtm, "%c") << endl;
cout.imbue(locale("de_DE.UTF-8"));
cout << "de_DE : " << put_time(&localtm, "%c") << endl;
cout.imbue(locale("ru_RU.UTF-8"));
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：

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en_US : Tue 02 Nov 2021 07:36:36 AM CET
de_DE : Di 02 Nov 2021 07:36:36 CET
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：

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ostream& myManipulator(ostream& os) {
    string myStr = ">>>Here I am<<<";
    os << myStr;
    return os;
}

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：

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struct T_Importance {
     int levelOfSignificance;
};

T_Importance importance(int lvl){
    T_Importance x = {.levelOfSignificance = lvl };
    return x;
}

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

    for(int i = 0; i < t.levelOfSignificance; ++i){
        __os.put('!');
    }
    return __os;
}

这两个修饰符现在都可以简单地传递给 cout：

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

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

产生以下输出：

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

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 速查表。

在 C++ 应用程序中，cout 是 printf 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 <ios> 中的修改函数相结合，会产生漂亮的、可读的代码。

via: https://opensource.com/article/21/11/c-stdcout-cheat-sheet

作者：Stephan Avenwedde 选题：lujun9972 译者：wxy 校对：wxy

本文由 LCTT 原创编译，Linux中国 荣誉推出

文章目录
  1. 面向对象的流
  2. 格式化流
    1. 右对齐
    2. 填充空白
    3. 组合
  3. 打印数值
    1. 布尔型
    2. 地址
    3. 整数
    4. 用零填充
    5. 浮点值
    6. 时间和金钱
  4. 创建自定义的流修改器
  5. 结语
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