C++格式化字符串详解

一、format库的简介

1、format库是C++11格式化字符串的一种解决方案，它的设计目标是提供简单、便捷的格式化语法，并且不需要调用大量的函数来实现字符串的格式化。

2、format库可以被看作是一个功能强大的printf的替代品。在使用上它更加灵活，更加安全，而且能够提供更加友好的错误提示。

3、format库的使用方式和Python的字符串格式化方式非常相似，适合需要频繁使用字符串格式化的场景。

二、格式化字符串的基本语法

1、格式化字符串的基本语法为“{index:format}”，其中index表示格式化参数的下标，format表示格式化参数的格式化方式。

2、在format中，输入参数的下标是从0开始的。

3、format参数中如果出现“{{”或“}}”表示转义字符“{”或“}”。

#include <fmt/format.h>
#include <iostream>

int main(){
    std::cout << fmt::format("{} {} {}!\n", "Hello", "World", 123);
    std::cout << fmt::format("{2} {1} {0}!\n", "Hello", "World", 123);
    std::cout << fmt::format("{0:+} {0:-} {0:#}\n", 123);
    std::cout << fmt::format("{0:.3f} {0:7.3f}\n", 3.1415926535);
    std::cout << fmt::format("{{ }}\n");
    return 0;
}

三、format的错误提示

1、在使用format格式化字符串时，如果有参数过多或过少，format库将会抛出一个异常。

2、同时，format库还会在输出字符串中显示“(error)”提示，同时提供友好的错误提示信息。

#include <fmt/format.h>
#include <iostream>

int main(){
    try{
        std::cout << fmt::format("{} {} {} {}!\n", "Hello", "World", 123);
    }catch(fmt::format_error& e){
        std::cout << "Format error: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

四、format的类型支持

1、format支持的格式化类型包括整数、浮点数、字符串和自定义类型等。

2、在format中可以通过添加“:”后的字符来定义格式化类型。

3、format还支持用户自定义类型的格式化方法，可以通过重载“format”方法来实现。

#include <fmt/format.h>
#include <iostream>
#include <complex>

template <typename T>
struct fmt::formatter<std::complex<T>>{
    char presentation = 'g';

    auto parse(fmt::format_parse_context& ctx){
        auto it = ctx.begin(), end = ctx.end();
        if(it != end && (*it == 'e' || *it == 'f' || *it == 'g')) presentation = *it++;
        if(it != end && *it != '}') throw fmt::format_error("invalid format");
        return it;
    }

    auto format(std::complex<T> c, fmt::format_context& ctx){
        if(presentation == 'e'){
            return fmt::format_to(ctx.out(), "({}e{:+.3g}, {}e{:+.3g})", c.real(), c.imag(), std::abs(c), std::arg(c));
        }else if(presentation == 'f'){
            return fmt::format_to(ctx.out(), "({:.3f}, {:.3f})", c.real(), c.imag());
        }else{
            return fmt::format_to(ctx.out(), "({:.3g}, {:.3g})", c.real(), c.imag());
        }
    }
};

int main(){
    std::cout << fmt::format("{}", std::complex<float>(1,2)) << std::endl;
    std::cout << fmt::format("{:f}", std::complex<float>(1,2)) << std::endl;
    std::cout << fmt::format("{:e}", std::complex<float>(1,2)) << std::endl;
    return 0;
}

五、format的输出方式

1、format支持多种输出方式，包括输出到字符串、文件、网络等。

2、在输出到文件时，可以使用fmt::print函数来重定向输出流。

3、在输出到网络时，可以使用fmt::format_to函数来自动扩展内存空间以适应数据量。

#include <fmt/format.h>
#include <iostream>
#include <fstream>

int main(){
    std::string str = fmt::format("{} {} {}!\n", "Hello", "World", 123);
    fmt::print(str);
    std::ofstream fout("output.txt");
    fmt::print(fout, "Hello, World!\n");
    fmt::print("Hello, Network!\n");
    return 0;
}