【STL】iostream 编程：字符串和 I/O 格式化

本文介绍一下 iostream 编程中的字符串和 I/O 格式化，并给出两个示例便于理解。

1 概述

C++ 的 <iostream> 库提供类、函数与运算符来实现格式化字符串输入输出。

2 示例

以下代码演示如何设置 cout 以将整数格式化为十六进制中的输出。

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <iomanip>

using namespace std;

int main()
{
    ios state(nullptr);

    cout << "The answer in decimal is: " << 42 << endl;

    state.copyfmt(cout); // save current formatting
    cout << "In hex: 0x" // now load up a bunch of formatting modifiers
        << hex
        << uppercase
        << setw(8)
        << setfill('0')
        << 42            // the actual value we wanted to print out
        << endl;
    cout.copyfmt(state); // restore previous formatting
}

运行结果：

cout 的格式标记会一直生效，不会只作用于单行代码。因此在切换进制、对齐、填充字符之前，必须先保存流状态，使用完毕再恢复原状。

这种流操纵方式类型安全、扩展性强，但是代码冗长繁琐。

3 其他格式化方案

方案一：使用第三方库 Boost.Format（不属于 C++标准）
Boost.Format 的优点：

安全：类型严格校验，参数数量不匹配时直接抛出异常；

可扩展：支持所有能够流式输出的自定义类型；

简洁：兼容 POSIX 风格的格式化字符串；

Boost.Format 底层仍然基于 iostream 实现，安全灵活，但没有做极致性能优化。

方案二：追求极致性能时，可以选用 C语言的 printf、sprintf。

它们执行速度快、写法简洁；

缺点是不支持自定义类型，并且存在缓冲区溢出漏洞；

微软提供了安全版本 sprintf_s，安全性更高，只略微损失一点性能；

4 综述

std::cout 格式化痛点

格式全局持久有效，每次修改都要保存 + 恢复现场，样板代码太多；

三类方案取舍

iostream：安全、支持自定义类型，写法啰嗦；

Boost.Format：语法简洁、带类型安全校验，非标准、性能一般；

C printf：速度最快，不安全，不支持 C++ 对象；

现代 C++ 新标准解决方案

C++20 正式引入 std::format，兼顾语法简洁、类型安全、高性能，是对以上几种方案的整合优化；

【STL】iostream 编程：字符串和 I/O 格式化

目录

1 概述

2 示例

3 其他格式化方案

4 综述