C++ 控制臺格式化打印技巧
下次當你為控制臺輸出的格式而苦惱時，請參考這篇文章及其速查表。
我寫文章主要是為了給自己寫文檔。我在編程時非常健忘，所以我經常會寫下有用的代碼片段、特殊的特性，以及我使用的編程語言中的常見錯誤。這篇文章完全切合我最初的想法，因為它涵蓋了從 C++ 控制臺格式化打印時的常見用例。
像往常一樣，這篇文章帶有大量的例子。除非另有說明，代碼片段中顯示的所有類型和類都是 std 命名空間的一部分。所以當你閱讀這段代碼時，你必須在類型和類的前面加上using namespace std;。當然，該示例代碼也可以在 GitHub 上找到。
面向對象的流
如果你曾經用過 C++ 編程，你肯定使用過 cout。當你包含 <iostream> 時，ostream 類型的 cout 對象就進入了作用域。這篇文章的重點是 cout，它可以讓你打印到控制臺，但這里描述的一般格式化對所有 ostream 類型的流對象都有效。ostream 對象是 basic_ostream 的一個實例，其模板參數為 char 類型。頭文件 <iosfwd> 是 <iostream> 的包含層次結構的一部分，包含了常見類型的前向聲明。
類 basic_ostream 繼承于 basic_ios，該類型又繼承于 ios_base。在 cppreference.com 上你可以找到一個顯示不同類之間關系的類圖。
ios_base 類是所有 I/O 流類的基類。basic_ios 類是一個模板類，它對常見的字符類型進行了模板特化，稱為 ios。因此，當你在標準 I/O 的上下文中讀到 ios 時，它是 basic_ios 的 char 類型的模板特化。
格式化流
一般來說，基于 ostream 的流有三種格式化的方法。
- 使用
ios_base提供的格式標志。 - 在頭文件
<iomanip>和<ios>中定義的流修改函數。 - 通過調用
<<操作符的 特定重載。
所有這些方法都有其優點和缺點，通常取決于使用哪種方法的情況。下面顯示的例子混合使用所有這些方法。
右對齊
默認情況下，cout 占用的空間與要打印的數據所需的空間一樣大。為了使這種右對齊的輸出生效，你必須定義一個行允許占用的最大寬度。我使用格式標志來達到這個目的。
右對齊輸出的標志和寬度調整只適用于其后的行。
cout.setf(ios::right, ios::adjustfield);cout.width(50);cout << "This text is right justified" << endl;cout << "This text is left justified again" << endl;
在上面的代碼中，我使用 setf 配置了右對齊的輸出。我建議你將位掩碼 ios::adjustfield 應用于 setf，這將使位掩碼指定的所有標志在實際的 ios::right 標志被設置之前被重置，以防止發生組合碰撞。
填充空白
當使用右對齊輸出時，默認情況下，空的地方會用空白字符填充。你可以通過使用 setfill 指定填充字符來改變它：
cout << right << setfill('.') << setw(30) << 500 << " pcs" << endl;cout << right << setfill('.') << setw(30) << 3000 << " pcs" << endl;cout << right << setfill('.') << setw(30) << 24500 << " pcs" << endl;
代碼輸出如下：
...........................500 pcs..........................3000 pcs.........................24500 pcs
組合
想象一下，你的 C++ 程序記錄了你的儲藏室庫存。不時地，你想打印一份當前庫存的清單。要做到這一點，你可以使用以下格式。
下面的代碼是左對齊和右對齊輸出的組合，使用點作為填充字符，可以得到一個漂亮的列表：
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;
輸出：
Flour...............................0.70 kgHoney..................................2 GlassesNoodles..............................800 gBeer..................................20 Bottles
打印數值
當然，基于流的輸出也能讓你輸出各種變量類型。
布爾型
boolalpha 開關可以讓你把布爾型的二進制解釋轉換為字符串：
cout << "Boolean output without using boolalpha: " << true << " / " << false << endl;cout << "Boolean output using boolalpha: " << boolalpha << true << " / " << false << endl;
以上幾行產生的輸出結果如下：
Boolean output without using boolalpha: 1 / 0Boolean output using boolalpha: true / false
地址
如果一個整數的值應該被看作是一個地址，那么只需要把它投到 void* 就可以了，以便調用正確的重載。下面是一個例子：
unsigned long someAddress = 0x0000ABCD;cout << "Treat as unsigned long: " << someAddress << endl;cout << "Treat as address: " << (void*)someAddress << endl;
該代碼產生了以下輸出：
Treat as unsigned long: 43981Treat as address: 0000ABCD
該代碼打印出了具有正確長度的地址。一個 32 位的可執行文件產生了上述輸出。
整數
打印整數是很簡單的。為了演示，我使用 setf 和 setiosflags 來指定數字的基數。應用流修改器 hex/oct 也有同樣的效果。
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： 默認情況下，沒有指示所使用的基數，但你可以使用 showbase 添加一個。
Decimal: 123Hexadecimal: 7bOctal: 173
用零填充
0000003000003500003570003579
你可以通過指定寬度和填充字符得到類似上述的輸出：
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;
浮點值
如果我想打印浮點數值，我可以選擇“固定”和“科學”格式。此外，我還可以指定精度：
double myFloat = 1234.123456789012345;int defaultPrecision = cout.precision(); // == 2cout << "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;
上面的代碼產生以下輸出：
Default precision: 1234.12Modified precision: 1234.1235Modified precision & scientific format: 1.2341e+03Default precision & fixed format: 1234.12
時間和金錢
通過 put_money，你可以用正確的、與當地有關的格式來打印貨幣單位。這需要你的控制臺能夠輸出 UTF-8 字符集。請注意，變量 specialOffering 以美分為單位存儲貨幣價值。
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 方法讓你指定一個地區。通過命令 locale -a，你可以得到你系統中所有可用的地區標識符的列表。
$99.9599,950€99,950₽
（不知道出于什么原因，在我的系統上，它打印的歐元和盧布有三個小數位，對我來說看起來很奇怪，但這也許是官方的格式。）
同樣的原則也適用于時間輸出。函數 put_time 可以讓你以相應的地區格式打印時間。此外，你可以指定時間對象的哪些部分被打印出來。
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 會打印一個標準的日期和時間字符串：
en_US : Tue 02 Nov 2021 07:36:36 AM CETde_DE : Di 02 Nov 2021 07:36:36 CETru_RU : Вт 02 ноя 2021 07:36:36
創建自定義的流修改器
你也可以創建你自己的流。下面的代碼在應用于 ostream 對象時插入了一個預定義的字符串：
ostream& myManipulator(ostream& os) {string myStr = ">>>Here I am<<<";os << myStr;return os;}
另一個例子： 如果你有重要的事情要說，就像互聯網上的大多數人一樣，你可以使用下面的代碼在你的信息后面根據重要程度插入感嘆號。重要程度被作為一個參數傳遞：
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;}
這兩個修飾符現在都可以簡單地傳遞給 cout：
cout << "My custom manipulator: " << myManipulator << endl;cout << "I have something important to say" << importance(5) << endl;
產生以下輸出：
My custom manipulator: >>>Here I am<<<I have something important to say!!!!!
結語
下次你再糾結于控制臺輸出格式時，我希望你記得這篇文章及其 速查表。
在 C++ 應用程序中，cout 是 printf 的新鄰居。雖然使用 printf 仍然有效，但我可能總是喜歡使用 cout。特別是與定義在 <ios> 中的修改函數相結合，會產生漂亮的、可讀的代碼。
