printf用法详解
格式化控制符速览
| 命令 | 功能 |
|---|---|
| %d | 十进制有符号整数 |
| %u | 十进制无符号整数 |
| %f | 浮点数 |
| %s | 字符串 |
| %c | 单个字符 |
| %p | 指针的值 |
| %e | 指数形式的浮点数 |
| %x, %X | 无符号以十六进制表示的整数 |
| %o | 无符号以八进制表示的整数 |
| %g | 把输出的值按照%e或者%f类型中输出长度较小的方式输出 |
| %p | 输出地址符 |
| %lu | 32位无符号整数 |
| %llu | 64位无符号整数 |
| \n | 换行 |
| \f | 清屏并换页 |
| \r | 回车 |
| \t | Tab符 |
| \xhh | 表示一个ASCII码用16进表示 |
printf()简介
printf()是C语言标准库函数，用于将格式化后的字符串输出到标准输出。标准输出，即标准输出文件，对应终端的屏幕。printf()申明于头文件stdio.h。
函数原型：
int printf ( const char * format, ... );
返回值：
正确返回输出的字符总数，错误返回负值，与此同时，输入输出流错误标志将被置值，可由指示器ferror来检查输入输出流的错误标志。
调用格式：
printf()函数的调用格式为:printf("格式化字符串",输出表列)。
格式化字符串包含三种对象，分别为：
（1）字符串常量；
（2）格式控制字符串；
（3）转义字符。
字符串常量原样输出，在显示中起提示作用。输出表列中给出了各个输出项，要求格式控制字符串和各输出项在数量和类型上应该一一对应。其中格式控制字符串是以%开头的字符串，在%后面跟有各种格式控制符，以说明输出数据的类型、宽度、精度等。
注：本文的所有示例代码均在Linux环境下以g++ 4.4.6编译成64位程序的执行。
格式控制字符串详解
printf的格式控制字符串组成如下：
%[flags][width][.prec][length]type
type
首先说明类型，因为类型是格式控制字符串的重中之重，是必不可少的组成部分，其它的选项都是可选的。type用于规定输出数据的类型，含义如下：
| 字符 | 对应数据类型 | 含义 | 示例 |
|---|---|---|---|
| d/i | int | 输出十进制有符号32bits整数，i是老式写法 | printf("%i",123);输出123 |
| o | unsigned int | 无符号8进制(octal)整数(不输出前缀0) | printf("0%o",123);输出0173 |
| u | unsigned int | 无符号10进制整数 | printf("%u",123);输出123 |
| x/X | unsigned int | 无符号16进制整数，x对应的是abcdef，X对应的是ABCDEF（不输出前缀0x) | printf("0x%x 0x%X",123,123);输出0x7b 0x7B |
| f/lf | float(double) | 单精度浮点数用f,双精度浮点数用lf(printf可混用，但scanf不能混用) | printf("%.9f %.9lf",0.000000123,0.000000123);输出0.000000123 0.000000123。注意指定精度，否则printf默认精确到小数点后六位 |
| F | float(double) | 与f格式相同，只不过 infinity 和 nan 输出为大写形式。 | 例如printf("%f %F %f %F\n",INFINITY,INFINITY,NAN,NAN);输出结果为inf INF nan NAN |
| e/E | float(double) | 科学计数法，使用指数(Exponent)表示浮点数，此处”e”的大小写代表在输出时“e”的大小写 | printf("%e %E",0.000000123,0.000000123);输出1.230000e-07 1.230000E-07 |
| g | float(double) | 根据数值的长度，选择以最短的方式输出，%f或%e | printf("%g %g",0.000000123,0.123);输出1.23e-07 0.123 |
| G | float(double) | 根据数值的长度，选择以最短的方式输出，%f或%E | printf("%G %G",0.000000123,0.123);输出1.23E-07 0.123 |
| c | char | 字符型。可以把输入的数字按照ASCII码相应转换为对应的字符 | printf("%c\n",64)输出A |
| s | char* | 字符串。输出字符串中的字符直至字符串中的空字符（字符串以空字符’\0‘结尾） | printf("%s","测试test");输出：测试test |
| S | wchar_t* | 宽字符串。输出字符串中的字符直至字符串中的空字符（宽字符串以两个空字符’\0‘结尾） | setlocale(LC_ALL,"zh_CN.UTF-8"); wchar_t wtest[]=L"测试Test"; printf("%S\n",wtest); 输出：测试test |
| p | void* | 以16进制形式输出指针 | printf("%010p","lvlv");输出：0x004007e6 |
| n | int* | 什么也不输出。%n对应的参数是一个指向signed int的指针，在此之前输出的字符数将存储到指针所指的位置 | int num=0; printf("lvlv%n",&num); printf("num:%d",num); 输出:lvlvnum:4 |
| m | 无 | 打印errno值对应的出错内容 | printf("%m\n"); |
| a/A | float(double) | 十六进制p计数法输出浮点数，a为小写，A为大写 | printf("%a %A",15.15,15.15);输出：0x1.e4ccccccccccdp+3 0X1.E4CCCCCCCCCCDP+3 |
注意：
（1）使用printf输出宽字符时，需要使用setlocale指定本地化信息并同时指明当前代码的编码方式。除了使用%S，还可以使用%ls。
（2）%a和%A是C99引入的格式化类型，采用十六进制p计数法输出浮点数。p计数法类似E科学计数法，但不同。数以0x开头，然后是16进制浮点数部分，接着是p后面是以 2为底的阶码。以上面输出的15.15为例，推算输出结果。15.15转换成二进制为1111.00 1001 1001 1001 1001 ...，因为二进制表示数值的离散特点，计算机对于小数有时是不能精确表示的，比如0.5可以精确表示为，而0.15却不能精确表示。将15.15对应的二进制右移三位，为1.1110 0100 1100 1100 1100 ...转换对应的十六进制就是0x1.e4ccccccccccd，注意舍入时向高位进了1位。由于右移三位，所以二进制阶码就是3。最后的结果就是0x1.e4ccccccccccdp+3。
（3）格式控制字符串除了指明输出的数据类型，还可以包含一些其它的可选的格式说明，依序有 flags, width, .precision and length。下面一一讲解。
flags
flags规定输出样式，取值和含义如下：
| 字符 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| - | 减号 | 结果左对齐，右边填空格。默认是右对齐，左边填空格。 |
| + | 加号 | 输出符号(正号或负号) |
| space | 空格 | 输出值为正时加上空格，为负时加上负号 |
| # | 井号 | type是o、x、X时，增加前缀0、0x、0X。 type是a、A、e、E、f、g、G时，一定使用小数点。默认的，如果使用.0控制不输出小数部分，则不输出小数点。 type是g、G时，尾部的0保留。 |
| 0 | 数字零 | 将输出的前面补上0，直到占满指定列宽为止（不可以搭配使用“-”） |
示例：
printf("%5d\n",1000); //默认右对齐,左边补空格
printf("%-5d\n",1000); //左对齐,右边补空格
printf("%+d %+d\n",1000,-1000); //输出正负号
printf("% d % d\n",1000,-1000); //正号用空格替代，负号输出
printf("%x %#x\n",1000,1000); //输出0x
printf("%.0f %#.0f\n",1000.0,1000.0)//当小数点后不输出值时依然输出小数点
printf("%g %#g\n",1000.0,1000.0); //保留小数点后后的0
printf("%05d\n",1000); //前面补0
输出结果为：
width
用十进制整数来表示输出的最少位数。若实际位数多于指定的宽度，则按实际位数输出，若实际位数少于定义的宽度则补以空格或0。width的可能取值如下：
| width | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
| 数值 | 十进制整数 | printf("%06d",1000);输出:001000 |
| * | 星号。不显示指明输出最小宽度，而是以星号代替，在printf的输出参数列表中给出 | printf("%0*d",6,1000);输出:001000 |
| * | 星号。还可以控制浮点型数字保留的位数 | printf("%.*f", x, a); x是位数控制 |
#include<stdio.h>
int main()
{
double a = 3.141592653589;
int x = 5;
printf("%.*f",x,a);
}
//输出3.14159
.prec
精度格式符以“.”开头，后跟十进制整数。可取值如下：
| .precision | 描述 |
|---|---|
| .数值 | 十进制整数。 (1)对于整型（d,i,o,u,x,X）,precision表示输出的最小的数字个数，不足补前导零，超过不截断。 (2)对于浮点型（a, A, e, E, f ），precision表示小数点后数值位数，默认为六位，不足补后置0，超过则截断。 (3)对于类型说明符g或G，表示可输出的最大有效数字。 (4)对于字符串（s），precision表示最大可输出字符数，不足正常输出，超过则截断。 precision不显示指定，则默认为0 |
| .* | 以星号代替数值，类似于width中的*，在输出参数列表中指定精度。 |
示例：
printf("%.8d\n",1000); //不足指定宽度补前导0，效果等同于%06d
printf("%.8f\n",1000.123456789);//超过精度，截断
printf("%.8f\n",1000.123456); //不足精度，补后置0
printf("%.8g\n",1000.123456); //最大有效数字为8位
printf("%.8s\n",“abcdefghij”); //超过指定长度截断
输出结果：
00001000
1000.12345679
1000.12345600
1000.1235
abcdefgh
注意，在对浮点数和整数截断时，存在四舍五入。
length
类型长度指明待输出数据的长度。因为相同类型可以有不同的长度，比如整型有16bits的short int，32bits的int，也有64bits的long int，浮点型有32bits的单精度float和64bits的双精度double。为了指明同一类型的不同长度，于是乎，类型长度（length）应运而生，成为格式控制字符串的一部分。
因为Markdown表格不支持单元格合并，背景颜色等样式，所以直接引用printf.C++ reference的表格。
注意：黄色背景行标识的类型长度说明符和相应的数据类型是C99引入的。
printf("%hhd\n",'A'); //输出有符号char
printf("%hhu\n",'A'+128); //输出无符号char
printf("%hd\n",32767); //输出有符号短整型short int
printf("%hu\n",65535); //输出无符号短整型unsigned short int
printf("%ld\n",0x7fffffffffffffff); //输出有符号长整型long int
printf("%lu\n",0xffffffffffffffff); //输出有符号长整型unsigned long int
65
193
32767
65535
9223372036854775807
18446744073709551615
注意：
long int到底是32bits还是64bits跟生成的程序是32bits还是64bits一一对应，如果使用g++编译程序的话，可通过-m32或-m64选项分别生成32bits和64bits的程序。因本人测试代码编译生成的是64bits的程序，所以long int也就是64btis。
转义字符
转义字符在字符串中会被自动转换为相应操作命令。printf()使用的常见转义字符如下：
| 转义字符 | 意义 |
|---|---|
| \a | 警报（响铃）符 |
| \b | 回退符 |
| \f | 换页符 |
| \n | 换行符 |
| \r | 回车符 |
| \t | 横向制表符 |
| \v | 纵向制表符 |
| \ | 反斜杠 |
| \” | 双引号 |
关于printf缓冲
在printf的实现中，在调用write之前先写入IO缓冲区，这是一个用户空间的缓冲。系统调用是软中断，频繁调用，需要频繁陷入内核态，这样的效率不是很高，而printf实际是向用户空间的IO缓冲写，在满足条件的情况下才会调用write系统调用，减少IO次数，提高效率。
printf在glibc中默认为行缓冲，遇到以下几种情况会刷新缓冲区，输出内容：
（1）缓冲区填满；
（2）写入的字符中有换行符\n或回车符\r；
（3）调用fflush手动刷新缓冲区；
（4）调用scanf要从输入缓冲区中读取数据时，也会将输出缓冲区内的数据刷新。
可使用setbuf(stdout,NULL)关闭行缓冲，或者setbuf(stdout,uBuff)设置新的缓冲区，uBuff为自己指定的缓冲区。也可以使用setvbuf(stdout,NULL,_IOFBF,0);来改变标准输出为全缓冲。全缓冲与行缓冲的区别在于遇到换行符不刷新缓冲区。
printf在VC++中默认关闭缓冲区，输出时会及时的输到屏幕。如果显示开启缓冲区，只能设置全缓冲。因为微软闭源，所以无法研究printf函数的实现源码。
Linux和Windows下的缓冲区管理可见：C的全缓冲、行缓冲和无缓冲。
printf与wprintf不能同时使用
在输出宽字符串时，发现将printf和wprintf同时使用时，则后使用的函数没有输出。这里建议不要同时使用printf和wprintf，以免发生错误。
printf和wprintf不能同时输出宽字符串的示例代码如下：
#include <stdio.h>
#include <wchar.h>
#include <locale.h>
int main(int argc,char* argv[]){
char test[]="测试Test";
setlocale(LC_ALL,"zh_CN.UTF-8");
wchar_t wtest[]=L"0m~K0m~UTest";
printf("printf:%S\n",wtest); //语句1：可正常输出"测试Test"
wprintf(L"wprintf:%S\n",wtest); //语句2：无任何内容输出
}
上面的代码中语句1和语句二不能同时存在，否则只能正常输出第一个。也不知道在Windows平台是否也存在这种问题，有兴趣的读者可以尝试一下。关于原因，GNU官方文档中有明确说明不能同时使用printf与wprintf，参见The GNU C Library Section 12.6 Streams in Internationalized Applications，内容如下：
It is important to never mix the use of wide and not wide operations on a stream. There are no diagnostics issued. The application behavior will simply be strange or the application will simply crash.
这里是因为输出流在被创建时，不存在流定向，一旦使用了printf(多字节流)或wprintf(宽字符流)后，就被设置为对应的流定向，且无法更改。可以使用如下函数获取当前输出流的流定向。
//
//@param:stream:文件流；mode：取值可以>0，=0或<0
//@ret:<0:流已被设置为多字节流定向；=0:流尚未被设置；>0:流已被设置为宽字符流定向
//
int fwide (FILE* stream, int mode);
//获取当前标准输出流定向
int ret=fwide(stdout,0);
通过fwide可以设置当前流定向，前提是未有任何的I/O操作，也就是当前流尚未被设置任何流定向。顺带吐槽一下，不知为何标准库函数fwide为何实现的如此受限。具体操作如下：
//设置标准输出流定向为多字节流定向
fwide(stdout,-1);
//设置标准输出流定向为宽字符流定向
fwide(stdout,1);
既然GNU C存在这个问题，那该如何解决呢？这里有两种办法：
（1）统一使用一种函数。
例如：
wprintf(L"%s","a\n");
wprintf(L"b\n");
或
printf("a\n");
printf("%ls\n",L"b");
（2）使用freopen清空流定向。
//重新打开标准输出流，清空流定向
FILE* pFile=freopen("/dev/tty","w",stdout);
wprintf(L"wide freopen succeeded\n");
//重新打开标准输出流，清空流定向
pFile=freopen("/dev/tty","w",stdout);
printf("narrow freopen succeeded\n");
上面可以让printf与wprintf同时使用。
使用wprintf输出汉字
在命令行参数中输入“汉字”
#include<stdio.h>
#include<clocale>
#include<cwchar>
#include<stdlib.h>
int wmain(int argc,char *argv[])
{
setlocale(LC_ALL, "zh_CN.UTF-8");
wprintf(L"%s",argv[1]);
}
就可以正常显示汉字了。
参考链接：
https://blog.csdn.net/sugarbliss/article/details/80230710/
