在某些实际场景中,我们经常需要按照一定的格式输出数据,比如输出浮点数时保留 2 位小数,再比如以十六进制的形式输出整数,等等。
对于学过 C 语言的读者应该知道,当使用 printf() 函数输出数据时,可以通过设定一些合理的格式控制符,来达到以指定格式输出数据的目的。例如 %.2f 表示输出浮点数时保留 2 位小数,%#X 表示以十六进制、带 0X 前缀的方式输出整数。
C++ 通常使用 cout 输出数据,和 printf() 函数相比,cout 实现格式化输出数据的方式更加多样化。一方面,cout 作为 ostream 类的对象,该类中提供有一些成员方法,可实现对输出数据的格式化;另一方面,为了方面用户格式化输出数据,C++ 标准库专门提供了一个 头文件,该头文件中包含有大量的格式控制符(严格意义上称为“流操纵算子”),使用更加方便。
C++ cout成员方法格式化输出
前一节中,已经针对 cout 讲解了一些常用成员方法的用法。除此之外,ostream 类中还包含一些可实现格式化输出的成员方法,这些成员方法都是从 ios 基类(以及 ios_base 类)中继承来的,cout(以及 cerr、clog)也能调用。
表 1 罗列了 ostream 类中可实现格式化输出的常用成员方法,以及它们各自的用法。
表 1 ostream 类的成员方法
成员函数 | 说明 |
---|---|
flags(fmtfl) | 当前格式状态全部替换为 fmtfl。注意,fmtfl 可以表示一种格式,也可以表示多种格式。 |
precision(n) | 设置输出浮点数的精度为 n。 |
width(w) | 指定输出宽度为 w 个字符。 |
fill© | 在指定输出宽度的情况下,输出的宽度不足时用字符 c 填充(默认情况是用空格填充)。 |
setf(fmtfl, mask) | 在当前格式的基础上,追加 fmtfl 格式,并删除 mask 格式。其中,mask 参数可以省略。 |
unsetf(mask) | 在当前格式的基础上,删除 mask 格式。 |
其中,对于表 1 中 flags() 函数的 fmtfl 参数、setf() 函数中的 fmtfl 参数和 mask 参数以及 unsetf() 函数 mask 参数,可以选择表 2 中列出的这些值。
表 2 fmtfl 和 mask 参数可选值
标 志 | 作 用 |
---|---|
ios::boolapha | 把 true 和 false 输出为字符串 |
ios::left | 输出数据在本域宽范围内向左对齐 |
ios::right | 输出数据在本域宽范围内向右对齐 |
ios::internal | 数值的符号位在域宽内左对齐,数值右对齐,中间由填充字符填充 |
ios::dec | 设置整数的基数为 10 |
ios::oct | 设置整数的基数为 8 |
ios::hex | 设置整数的基数为 16 |
ios::showbase | 强制输出整数的基数(八进制数以 0 开头,十六进制数以 0x 打头) |
ios::showpoint | 强制输出浮点数的小点和尾数 0 |
ios::uppercase | 在以科学记数法格式 E 和以十六进制输出字母时以大写表示 |
ios::showpos | 对正数显示“+”号 |
ios::scientific | 浮点数以科学记数法格式输出 |
ios::fixed | 浮点数以定点格式(小数形式)输出 |
ios::unitbuf | 每次输出之后刷新所有的流 |
举个例子:
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
double a = 1.23;
//设定后续输出的浮点数的精度为 4
cout.precision(4);
cout <<"precision: "<< a << endl;
//设定后续以科学计数法的方式输出浮点数
cout.setf(ios::scientific);
cout <<"scientific:"<< a << endl;
return 0;
}
12345678910111213
程序执行结果为:
precision: 1.23
scientific:1.2300e+00
12
注意,当 cout 采用此方式进行格式化输出时,其后不能立即输出数据,而只能像示例程序中那样,再用一个 cout 输出数据。
值得一提的是,当调用 unsetf() 或者 2 个参数的 setf() 函数时,为了提高编写代码的效率,可以给 mask 参数传递如下 3 个组合格式:
ios::adjustfield:等价于 ios::left | ios::right | ios::internal;
ios::basefield:等价于 ios::dec | ios::oct | ios::hex; ios::floatfield:等价于
ios::scientific | ios::fixed。
举个例子:
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
double f = 123;
//设定后续以科学计数法表示浮点数
cout.setf(ios::scientific);
cout << f << '\n';
//删除之前有关浮点表示的设定
cout.unsetf(ios::floatfield);
cout << f;
return 0;
}
程序执行结果为:
1.230000e+02
123
使用流操纵算子格式化输出
表 3 罗列了 头文件中定义的一些常用的格式控制符,它们都可用于格式化输出。
表 3 C++ 流操纵算子
注意:“流操纵算子”一栏中的星号*不是算子的一部分,星号表示在没有使用任何算子的情况下,就等效于使用了该算子。例如,在默认情况下,整数是用十进制形式输出的,等效于使用了 dec 算子。
流操纵算子 | 作 用 |
---|---|
*dec | 以十进制形式输出整数 常用 |
hex | 以十六进制形式输出整数 |
oct | 以八进制形式输出整数 |
fixed | 以普通小数形式输出浮点数 |
scientific | 以科学计数法形式输出浮点数 |
left | 左对齐,即在宽度不足时将填充字符添加到右边 |
*right | 右对齐,即在宽度不足时将填充字符添加到左边 |
setbase(b) | 设置输出整数时的进制,b=8、10 或 16 |
setw(w) | 指定输出宽度为 w 个字符,或输入字符串时读入 w 个字符。注意,该函数所起的作用是一次性的,即只影响下一次 cout 输出。 |
setfill© | 在指定输出宽度的情况下,输出的宽度不足时用字符 c 填充(默认情况是用空格填充) |
setprecision(n) | 设置输出浮点数的精度为 n。 在使用非 fixed 且非 scientific 方式输出的情况下,n 即为有效数字最多的位数,如果有效数字位数超过 n,则小数部分四舍五人,或自动变为科学计 数法输出并保留一共 n 位有效数字。在使用 fixed 方式和 scientific 方式输出的情况下,n 是小数点后面应保留的位数。 |
setiosflags(mask) | 在当前格式状态下,追加 mask 格式,mask 参数可选择表 2 中的所有值。 |
resetiosflags(mask) | 在当前格式状态下,删除 mask 格式,mask 参数可选择表 2 中的所有值。 |
boolapha | 把 true 和 false 输出为字符串 不常用 |
*noboolalpha | 把 true 和 false 输出为 0、1 |
showbase | 输出表示数值的进制的前缀 |
*noshowbase | 不输出表示数值的进制.的前缀 |
showpoint | 总是输出小数点 |
*noshowpoint | 只有当小数部分存在时才显示小数点 |
showpos | 在非负数值中显示 + |
*noshowpos | 在非负数值中不显示 + |
uppercase | 十六进制数中使用 A~E。若输出前缀,则前缀输出 0X,科学计数法中输出 E |
*nouppercase | 十六进制数中使用 a~e。若输出前缀,则前缀输出 0x,科学计数法中输出 e。 |
internal | 数值的符号(正负号)在指定宽度内左对齐,数值右对 齐,中间由填充字符填充。 |
注意:“流操纵算子”一栏带有星号 * 的格式控制符,默认情况下就会使用。例如在默认情况下,整数是用十进制形式输出的,等效于使用了 dec 格式控制符。
和 cout 成员方法的用法不同,下面程序演示了表 3 中这些格式控制符的用法:
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;
int main()
{
//以十六进制输出整数
cout << hex << 16 << endl;
//删除之前设定的进制格式,以默认的 10 进制输出整数
cout << resetiosflags(ios::basefield)<< 16 << endl;
double a = 123;
//以科学计数法的方式输出浮点数
cout << scientific << a << endl;
//删除之前设定的科学计数法的方法
cout << resetiosflags(ios::scientific) << a << endl;
return 0;
}
程序执行结果为:
10
16
1.230000e+02
123
注意,如果两个相互矛盾的标志同时被设置,如先设置 setiosflags(ios::fixed),然后又设置 setiosflags(ios::scientific),那么结果可能就是两个标志都不起作用。因此,在设置了某标志,又要设置其他与之矛盾的标志时,就应该用 resetiosflags 清除原先的标志。
示例
1、对齐
#include <iomanip>
#include <iostream>
int main(void) {
//1、方式1
//左对齐
std::cout <<std::left<< std::setw(20) << -123.456 << "|" << std::endl;
//两端对齐
std::cout <<std::internal<<std::setw(20) << -123.456 << "|" << std::endl;
std::cout <<std::internal<<std::setw(20) << "hello world!" << "|" << std::endl;
//右对齐
std::cout <<std::right<< std::setw(20) << -123.456 << "|" << std::endl;
//2、方式2
//左对齐
std::cout.flags(std::ios::left);
std::cout <<std::setw(20) << -123.456 << "|" << std::endl;
//两端对齐
std::cout.flags(std::ios::internal);
std::cout <<std::setw(20) << -123.456 << "|" << std::endl;
std::cout <<std::setw(20) << "hello world!" << "|" << std::endl;
//右对齐
std::cout.flags(std::ios::right);
std::cout <<std::right<< std::setw(20) << -123.456 << "|" << std::endl;
return 0;
}
运行结果:
-123.456 |
- 123.456|
hello world!|
-123.456|
-123.456 |
- 123.456|
hello world!|
-123.456|
2、整数的显示
#include <iomanip>
#include <iostream>
using namespace std;
int main(void) {
cout<<showpos;//在十进制数字前显示+号
cout<<uppercase;//将字母显示为大写
cout << hex << setw(4) << 315 << setw(12) << -315 << endl;
cout << dec << setw(4) << 315 << setw(12) << -315 << endl;
cout << oct << setw(4) << 315 << setw(12) << -315 << endl;
cout<<noshowpos;//取消showpos标记
cout<<nouppercase;//取消uppercase标记
cout << hex << setw(4) << 315 << setw(12) << -315 << endl;
cout << dec << setw(4) << 315 << setw(12) << -315 << endl;
cout << oct << setw(4) << 315 << setw(12) << -315 << endl;
return 0;
}
运行结果:
13B FFFFFEC5
+315 -315
473 37777777305
13b fffffec5
315 -315
473 37777777305
3、显示进制前缀
#include <iomanip>
#include <iostream>
using namespace std;
int main(void) {
int n=66;
int w=6;
cout << showbase << setw(w) << hex << n<< setw(w) << oct << n << dec<<setw(w)<<n<<endl;
cout << noshowbase << setw(w) << hex << n << setw(w) << oct << n << dec<<setw(w)<<n<< endl;
return 0;
}
运行结果:
0x42 0102 66
42 102 66
4、 显示浮点数
#include <iomanip>
#include <iostream>
using namespace std;
int main(void) {
double f=31.415;
for(int i=0;i<6;i++){
cout<<fixed;
cout << setprecision(i) << f << endl;
cout<<scientific;
cout << setprecision(i) << f << endl;
}
return 0;
}
运行结果:
31
3e+01
31.4
3.1e+01
31.41
3.14e+01
31.415
3.141e+01
31.4150
3.1415e+01
31.41500
3.14150e+01