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。
关于 printf() 函数支持的格式控制符,更详细的讲解,可阅读《C语言数据输出大汇总》一节,这里不做详细赘述。
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 <iomanip> 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
《C++输入流和输出流》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。
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(c) | 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。
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;}
程序执行结果为:
precision: 1.23
scientific:1.2300e+00
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 <iomanip> 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。
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(c) | 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。