C++格式化字符串詳解

一、format庫的簡介

1、format庫是C++11格式化字符串的一種解決方案，它的設計目標是提供簡單、便捷的格式化語法，並且不需要調用大量的函數來實現字符串的格式化。

2、format庫可以被看作是一個功能強大的printf的替代品。在使用上它更加靈活，更加安全，而且能夠提供更加友好的錯誤提示。

3、format庫的使用方式和Python的字符串格式化方式非常相似，適合需要頻繁使用字符串格式化的場景。

二、格式化字符串的基本語法

1、格式化字符串的基本語法為「{index:format}」，其中index表示格式化參數的下標，format表示格式化參數的格式化方式。

2、在format中，輸入參數的下標是從0開始的。

3、format參數中如果出現「{{」或「}}」表示轉義字符「{」或「}」。

#include <fmt/format.h>
#include <iostream>

int main(){
    std::cout << fmt::format("{} {} {}!\n", "Hello", "World", 123);
    std::cout << fmt::format("{2} {1} {0}!\n", "Hello", "World", 123);
    std::cout << fmt::format("{0:+} {0:-} {0:#}\n", 123);
    std::cout << fmt::format("{0:.3f} {0:7.3f}\n", 3.1415926535);
    std::cout << fmt::format("{{ }}\n");
    return 0;
}

三、format的錯誤提示

1、在使用format格式化字符串時，如果有參數過多或過少，format庫將會拋出一個異常。

2、同時，format庫還會在輸出字符串中顯示「(error)」提示，同時提供友好的錯誤提示信息。

#include <fmt/format.h>
#include <iostream>

int main(){
    try{
        std::cout << fmt::format("{} {} {} {}!\n", "Hello", "World", 123);
    }catch(fmt::format_error& e){
        std::cout << "Format error: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

四、format的類型支持

1、format支持的格式化類型包括整數、浮點數、字符串和自定義類型等。

2、在format中可以通過添加「:」後的字符來定義格式化類型。

3、format還支持用戶自定義類型的格式化方法，可以通過重載「format」方法來實現。

#include <fmt/format.h>
#include <iostream>
#include <complex>

template <typename T>
struct fmt::formatter<std::complex<T>>{
    char presentation = 'g';

    auto parse(fmt::format_parse_context& ctx){
        auto it = ctx.begin(), end = ctx.end();
        if(it != end && (*it == 'e' || *it == 'f' || *it == 'g')) presentation = *it++;
        if(it != end && *it != '}') throw fmt::format_error("invalid format");
        return it;
    }

    auto format(std::complex<T> c, fmt::format_context& ctx){
        if(presentation == 'e'){
            return fmt::format_to(ctx.out(), "({}e{:+.3g}, {}e{:+.3g})", c.real(), c.imag(), std::abs(c), std::arg(c));
        }else if(presentation == 'f'){
            return fmt::format_to(ctx.out(), "({:.3f}, {:.3f})", c.real(), c.imag());
        }else{
            return fmt::format_to(ctx.out(), "({:.3g}, {:.3g})", c.real(), c.imag());
        }
    }
};

int main(){
    std::cout << fmt::format("{}", std::complex<float>(1,2)) << std::endl;
    std::cout << fmt::format("{:f}", std::complex<float>(1,2)) << std::endl;
    std::cout << fmt::format("{:e}", std::complex<float>(1,2)) << std::endl;
    return 0;
}

五、format的輸出方式

1、format支持多種輸出方式，包括輸出到字符串、文件、網絡等。

2、在輸出到文件時，可以使用fmt::print函數來重定向輸出流。

3、在輸出到網絡時，可以使用fmt::format_to函數來自動擴展內存空間以適應數據量。

#include <fmt/format.h>
#include <iostream>
#include <fstream>

int main(){
    std::string str = fmt::format("{} {} {}!\n", "Hello", "World", 123);
    fmt::print(str);
    std::ofstream fout("output.txt");
    fmt::print(fout, "Hello, World!\n");
    fmt::print("Hello, Network!\n");
    return 0;
}