C++ 格式化字符串：std::format 详解
在 C++20 中，标准库引入了 std::format 功能，这是一个强大的字符串格式化工具，它提供了类似 Python 的格式化语法，使得字符串格式化变得更加简单和直观。
基本用法
1. 简单格式化
#include <format>
#include <string>
#include <iostream>
int main() {
std::string name = "Alice";
int age = 25;
// 基本格式化
std::string result = std::format("My name is {} and I am {} years old", name, age);
std::cout << result << std::endl;
// 使用位置参数
std::string result2 = std::format("I am {1} years old, my name is {0}", name, age);
std::cout << result2 << std::endl;
return 0;
}2. 格式化选项
std::format支持丰富的格式化选项，可以满足各种格式化需求：
2.1 对齐选项
// 左对齐
std::format("{:<10}", "text"); // "text "
std::format("{:*<10}", "text"); // "text******"
// 右对齐
std::format("{:>10}", "text"); // " text"
std::format("{:0>10}", "42"); // "0000000042"
// 居中对齐
std::format("{:^10}", "text"); // " text "
std::format("{:*^10}", "text"); // "***text***"2.2 符号选项
int num = 42;
double neg = -42.0;
// 显示正负号
std::format("{:+}", num); // "+42"
std::format("{:+}", neg); // "-42"
std::format("{:-}", num); // "42"
std::format("{: }", num); // " 42"（空格表示正数）
// 显示进制前缀
std::format("{:#x}", num); // "0x2a"
std::format("{:#o}", num); // "052"
std::format("{:#b}", num); // "0b101010"2.3 精度选项
double pi = 3.14159;
double large = 1234567.89;
double small = 0.00012345;
// 固定精度
std::format("{:.2f}", pi); // "3.14"
std::format("{:.0f}", pi); // "3"
// 科学计数法精度
std::format("{:.2e}", pi); // "3.14e+00"
std::format("{:.2E}", pi); // "3.14E+00"
// 通用格式精度（:g）
// 对于较小的数字，使用定点表示法
std::format("{:g}", pi); // "3.14159"
std::format("{:.2g}", pi); // "3.1"
std::format("{:.6g}", pi); // "3.14159"
// 对于较大的数字，自动使用科学计数法
std::format("{:g}", large); // "1.23457e+06"
std::format("{:.2g}", large); // "1.2e+06"
std::format("{:.6g}", large); // "1.23457e+06"
// 对于很小的数字，自动使用科学计数法
std::format("{:g}", small); // "1.2345e-04"
std::format("{:.2g}", small); // "1.2e-04"
std::format("{:.6g}", small); // "1.2345e-04"
// 使用 # 标志强制显示小数点
std::format("{:#g}", pi); // "3.14159"
std::format("{:#.2g}", pi); // "3.1"
std::format("{:#.0g}", pi); // "3."
// 使用 G 可以输出大写的 E
std::format("{:G}", large); // "1.23457E+06"
std::format("{:.2G}", large); // "1.2E+06":g格式说明符的特点：
- 自动选择最合适的表示方式：
- 对于较小的数字，使用定点表示法
- 对于较大的数字，使用科学计数法
- 对于很小的数字，使用科学计数法
- 可以配合精度说明符使用（如.2g）
- 使用#标志可以强制显示小数点
- 使用G可以输出大写的E（科学计数法）
- 精度表示有效数字的位数，而不是小数位数
2.4 类型选项
int num = 42;
char ch = 'A';
bool flag = true;
// 整数类型
std::format("{:d}", num); // "42"（十进制）
std::format("{:x}", num); // "2a"（十六进制小写）
std::format("{:X}", num); // "2A"（十六进制大写）
std::format("{:o}", num); // "52"（八进制）
std::format("{:b}", num); // "101010"（二进制）
// 字符和布尔值
std::format("{:c}", ch); // "A"
std::format("{:b}", flag); // "true"2.5 本地化选项
#include <locale>
double price = 1234.56;
// 使用本地化格式
std::locale::global(std::locale("zh_CN.UTF-8"));
std::format("{:L}", price); // "1,234.56"
// 货币格式
std::format("{:L}", std::money_put<char>(), price); // "¥1,234.56"2.6 组合选项
int num = 42;
// 组合多个选项
std::format("{:+0>10}", num); // "+000000042"
std::format("{:#0>10x}", num); // "0x0000002a"
std::format("{:0>+#10}", num); // "+000000042"高级用法
1. 自定义类型格式化
struct Point {
int x, y;
};
template<>
struct std::formatter<Point> {
constexpr auto parse(std::format_parse_context& ctx) {
return ctx.begin();
}
auto format(const Point& p, std::format_context& ctx) {
return std::format_to(ctx.out(), "({}, {})", p.x, p.y);
}
};
// 使用
Point p{10, 20};
std::string result = std::format("Point: {}", p); // "Point: (10, 20)"2. 性能优化
// 预分配缓冲区
std::string buffer;
buffer.reserve(100);
std::format_to(std::back_inserter(buffer), "Value: {}", 42);
// 直接输出到流
std::format_to(std::ostream_iterator<char>(std::cout), "Value: {}", 42);注意事项
- std::format是 C++20 的特性，需要确保编译器支持
- 使用前需要包含<format>头文件
- 格式化字符串中的占位符{}数量必须与参数数量匹配
- 格式化选项的语法为{:选项}，其中选项是可选的
- 注意处理异常情况，如格式化失败
链接：https://juejin.cn/post/7507454126605156363
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