cout 格式化

這篇文章主要講解如何在C++中使用cout進行高級的格式化輸出操作，包括數字的各種計數法（精度）輸出，左或右對齊，大小寫等等。通過本文，您可以完全脫離scanf/printf，僅使用cout來完成一切需要的格式化輸入輸出功能（從非性能的角度而言）。更進一步而言，您還可以在<sstream>、<fstream>上使用這些格式化操作，從而代替sprintf和fprintf函數。爲方便描述，下文僅以cout爲例進行介紹。

 

一、綜述

cout是STL庫提供的一個iostream實例，擁有ios_base基類的全部函數和成員數據。進行格式化操作可以直接利用setf/unsetf函數和flags函數。cout維護一個當前的格式狀態，setf/unsetf函數是在當前的格式狀態上追加或刪除指定的格式，而flags則是將當前格式狀態全部替換爲指定的格式。cout爲這個函數提供瞭如下參數（可選格式）：

• ios::dec  以10進製表示整數
• ios::hex  以16進製表示整數
• ios::oct  以8進製表示整數
• ios::showbase  爲整數添加一個表示其進制的前綴
• ios::internal  在符號位和數值的中間插入需要數量的填充字符以使串兩端對齊
• ios::left  在串的末尾插入填充字符以使串居左對齊
• ios::right  在串的前面插入填充字符以使串居右對齊
• ios::boolalpha  將bool類型的值以true或flase表示，而不是1或0
• ios::fixed  將符點數按照普通定點格式處理（非科學計數法）
• ios::scientific  將符點數按照科學計數法處理（帶指數域）
• ios::showpoint  在浮點數表示的小數中強制插入小數點（默認情況是浮點數表示的整數不顯示小數點）
• ios::showpos  強制在正數前添加+號
• ios::skipws  忽略前導的空格（主要用於輸入流，如cin）
• ios::unitbuf  在插入（每次輸出）操作後清空緩存
• ios::uppercase  強制大寫字母

以上每一種格式都佔用獨立的一位，因此可以用“|”（位或）運算符組合使用。調用setf/unsetf或flags設置格式一般按如下方式進行：

 

1 2	cout.setf(ios::right | ios::hex); //設置16進制右對齊 cout.setf(ios::right, ios::adjustfield); //取消其它對齊，設置爲右對齊

 

setf可接受一個或兩個參數，一個參數的版本爲設置指定的格式，兩個參數的版本中，後一個參數指定了刪除的格式。三個已定義的組合格式爲：

• ios::adjustfield  對齊格式的組合位
• ios::basefield  進制的組合位
• ios::floatfield  浮點表示方式的組合位

設置格式之後，下面所有使用cout進行的輸出都會按照指定的格式狀態執行。但是如果在一次輸出過程中需要混雜多種格式，使用cout的成員函數來處理就顯得很不方便了。STL另提供了一套<iomanip>庫可以滿足這種使用方式。<iomanip>庫中將每一種格式的設置和刪除都進行了函數級的同名封裝，比如fixed函數，就可以將一個ostream的對象作爲參數，在內部調用setf函數對其設置ios::fixed格式後再返回原對象。此外<iomanip>還提供了setiosflags、setbase、setfill、setw、setprecision等方便的格式控制函數，下文會逐一進行介紹。大多數示例代碼都會使用到<iomanip>，因此默認包含的頭文件均爲：

1 2	#include <iomanip> #include <iostream>

 

二、縮進

將輸出內容按指定的寬度對齊，需要用到ios::right、ios::left、ios::internal和iomanip裏的setw。其中setw用於指定要輸出內容的對齊寬度。以下兩段代碼的結果完全相同，前面是一個浮點數-456.98，後面緊跟着一個字符串“The End”以及換行符“endl”。

 

代碼一：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

#include <iomanip> #include <iostream> using namespace std; int main(void) {     cout.flags(ios::left); //左對齊     cout << setw(10) << -456.98 << "The End" << endl;     cout.flags(ios::internal); //兩端對齊     cout << setw(10) << -456.98 << "The End" << endl;     cout.flags(ios::right); //右對齊     cout << setw(10) << -456.98 << "The End" << endl;     return 0; }

 

代碼二：

1 2 3 4 5 6 7 8 9

#include <iomanip> #include <iostream> using namespace std; int main(void) {     cout << left << setw(10) << -456.98 << "The End" << endl; //左對齊     cout << internal << setw(10) << -456.98 << "The End" << endl; //兩端對齊     cout << right << setw(10) << -456.98 << "The End" << endl; //右對齊     return 0; }

 

結果：

-456.98   The End
-   456.98The End
   -456.98The End

 

這裏要額外說明的一點是，setw函數會用當前的填充字符控制對齊位置，默認的填充字符是空格。可以通過<iomanip>的setfill來設置填充字符，比如下面的代碼用字符“0”作爲填充字符：

1 2 3 4 5 6 7

#include <iomanip> #include <iostream> using namespace std; int main(void) {     cout << setfill('0') << setw(10) << 45698 << endl;     return 0; }

 

結果：

0000045698

 

三、整數

輸出整數的格式有按不同進制數出：ios::hex（16進制）、ios::dec（10進制）、ios::oct（8進制），也可強制其輸出符號（正數也加上“+”號前綴），對於16進制的輸出還可配合ios::uppercase使所有字母以大寫表示。代碼示例如下：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

#include <iomanip> #include <iostream> using namespace std; int main(void) {     cout.setf(ios::showpos | ios::uppercase);     cout << hex << setw(4) << 12 << setw(12) << -12 << endl;     cout << dec << setw(4) << 12 << setw(12) << -12 << endl;     cout << oct << setw(4) << 12 << setw(12) << -12 << endl;     cout.unsetf(ios::showpos | ios::uppercase);     cout << hex << setw(4) << 12 << setw(12) << -12 << endl;     cout << dec << setw(4) << 12 << setw(12) << -12 << endl;     cout << oct << setw(4) << 12 << setw(12) << -12 << endl;     return 0; }

 

結果：

   C    FFFFFFF4
 +12         -12
  14 37777777764
   c    fffffff4
  12         -12
  14 37777777764

 

利用<iomanip>的setbase函數同樣可以設置整數的三種進制，參數分別爲8、10和16，但使用起來比上面的方法還更復雜一些，除非是特殊的代碼規範要求（有些規範要求避免將常量直接作爲表達式），一般不建議使用setbase。此外，還可以利用ios::showbase來爲整數的前面加一個表示進制的前綴，代碼如下：

1 2 3 4 5 6 7 8

#include <iomanip> #include <iostream> using namespace std; int main(void) {     cout << showbase << setw(4) << hex << 32 << setw(4) << oct << 32 << endl;     cout << noshowbase << setw(4) << hex << 32 << setw(4) << oct << 32 << endl;     return 0; }

 

結果：

0x20 040
  20  40

 

上面代碼中的showbase/noshobase也可以用cout的setf來代替，其結果是完全相同的：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

#include <iomanip> #include <iostream> using namespace std; int main(void) {     cout.setf(ios::showbase);     cout << setw(4) << hex << 32 << setw(4) << oct << 32 << endl;     cout.unsetf(ios::showbase);     cout << setw(4) << hex << 32 << setw(4) << oct << 32 << endl;     return 0; }

 

四、小數

小數可分爲兩種格式類型，一種是定點表示“ios::fixed”（不帶指數域），另一種是科學計數法表示“ios::scientific”（帶指數域）。與<iomanip>的setprecision配合使用，可以表示指定小數點後面的保留位數（四捨五入）。示例代碼如下：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

#include <iomanip> #include <iostream> using namespace std; int main(void) {     cout.setf(ios::fixed);     cout << setprecision(0) << 12.05 << endl;     cout << setprecision(1) << 12.05 << endl;     cout << setprecision(2) << 12.05 << endl;     cout << setprecision(3) << 12.05 << endl;     cout.setf(ios::scientific, ios::floatfield);     cout << setprecision(0) << 12.05 << endl;     cout << setprecision(1) << 12.05 << endl;     cout << setprecision(2) << 12.05 << endl;     cout << setprecision(3) << 12.05 << endl;     return 0; }

 

結果：

12
12.1
12.05
12.050
1.205000e+001
1.2e+001
1.21e+001
1.205e+001

 

需要注意的是，有時會因爲機器的精度問題導致四捨五入的結果不正確。這種問題一般需要手動修正，見如下代碼示例：

1 2 3 4 5 6 7 8

#include <iomanip> #include <iostream> using namespace std; int main(void) {     cout << fixed << setprecision(1) << 2.05 << endl;     cout << fixed << setprecision(1) << 2.05 + 1e-8 << endl;     return 0; }

 

結果：

2.0
2.1

 

四、字符串

字符串的輸出處理主要是對齊，這一點在第二部分已經介紹過了，下面主要介紹字符串的輸入方法。爲了方便起見，我們使用<string>庫。在輸入字符串時，可以利用<string>庫提供的getline函數讀取整行數據。getline函數有兩個版本，第一個版本有兩個參數，第一個參數指定輸入流（比如cin），第二個參數指定一個string對象。getline會讀取屏幕上輸入的字符，直到遇到換行符“\n”爲止；第二個版本有三個參數，前兩個與第一個版本相同，第三個參數爲指定的結束字符。注意，getline不會讀入默認或指定的結束字符，但在調用之後讀取的位置已經跳過結束字符。調用示例代碼如下：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

#include <iomanip> #include <iostream> #include <string> using namespace std; int main(void) {     string str1, str2;     getline(cin, str1);     cin >> str2;     cout << str1 << endl << str2 << endl;     return 0; }

 

輸入：

   abc
   abc

 

結果：

   abc
abc

 

五、緩衝區

由於調用系統函數在屏幕上逐個顯示字符是很慢的，因此cin/cout爲了加快速度使用緩衝區技術，粗略的講就是暫時不輸出指定的字符，而是存放在緩衝區中，在合適的時機一次性輸出到屏幕上。如果單純使用C++的輸入/輸出流來操作字符是不存在同步的問題的，但是如果要和C標準庫的stdio庫函數混合使用就必須要小心的處理緩衝區了。如果要與scanf和printf聯合使用，務必在調用cout前加上cout.sync_with_stdio()，設置與stdio同步，否則輸出的數據順序會發生混亂。

flush和endl都會將當前緩衝區中的內容立即寫入到屏幕上，而unitbuf/nounitbuf可以禁止或啓用緩衝區。示例代碼如下：

1 2 3 4 5 6 7 8

#include <iomanip> #include <iostream> using namespace std; int main(void) {     cout << 123 << flush << 456 << endl;     cout << unitbuf << 123 << nounitbuf << 456 << endl;     return 0; }

 

結果：

123456
123456

 

六、綜合使用

示例代碼：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

#include <iomanip> #include <iostream> #include <string> using namespace std; struct COMMODITY { string Name; int Id; int Cnt; double Price; }; int main(void) {     COMMODITY cmd[] = {         {"Fruit", 0x101, 50, 5.268},         {"Juice", 0x102, 20, 8.729},         {"Meat", 0x104, 30, 10.133},     };     cout << left << setw(8) << "NAME" << right << setw(8) << "ID";     cout << right << setw(8) << "COUNT" << right << setw(8) << "PRICE" << endl;     for (int i = 0; i < sizeof(cmd) / sizeof(cmd[0]); ++i) {         cout << left << setw(8) << cmd[i].Name;         cout << right << hex << showbase << setw(8) << cmd[i].Id;         cout << dec << noshowbase << setw(8) << cmd[i].Cnt;         cout << fixed << setw(8) << setprecision(2) << cmd[i].Price << endl;     }     return 0; }