C++ Practical-2 day13 输出格式

[TOC]

Overview

• C++不练习coding，就相当于空中楼阁，基础不扎实
• 光吃不干，等于没吃

1.输出格式

在 C++ 中，输出格式通常由 iostream 库中的流操作符（<<）控制。你可以使用这些操作符来格式化输出到标准输出（std::cout）或其他输出流。以下是一些常见的输出格式示例：

1.1.基础输出

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#include <iostream>

int main() {
    int num = 10;
    double pi = 3.14159;
    std::string str = "Hello, World!";

    std::cout << "Numbers: " << num << std::endl;
    std::cout << "Pi: " << pi << std::endl;
    std::cout << "String: " << str << std::endl;

    return 0;
}

1.2.宽度和精度

你可以设置流的宽度和精度来控制输出格式。

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#include <iostream>
#include <iomanip>

int main() {
    double price = 19.99;

    std::cout << "Default output: " << price << std::endl;
    std::cout << "Formatted output: " << std::fixed << std::setprecision(2) << price << std::endl;
    std::cout << "Right-justified: " << std::setw(10) << std::setfill('*') << "Right" << std::endl;

    return 0;
}

1.3.十六进制和科学计数法

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#include <iostream>
#include <iomanip>

int main() {
    int hexValue = 255;
    double scientificValue = 1234.56;

    std::cout << "Hexadecimal: " << std::hex << hexValue << std::endl;
    std::cout << "Scientific notation: " << std::scientific << scientificValue << std::endl;

    return 0;
}

1.4.布尔值

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#include <iostream>

int main() {
    bool isTrue = true;
    bool isFalse = false;

    std::cout << "Boolean true: " << isTrue << std::endl;   // 输出 1
    std::cout << "Boolean false: " << isFalse << std::endl; // 输出 0

    return 0;
}

1.5.宽字符和字符串

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#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    wchar_t wideChar = L'A';
    std::wstring wstr = L"Wide String";

    std::wcout << "Wide character: " << wideChar << std::endl;
    std::wcout << "Wide string: " << wstr << std::endl;

    return 0;
}

1.6.格式化输出

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#include <iostream>
#include <iomanip>

int main() {
    int year = 2024;
    double temperature = 23.6;
    std::string location = "Shanghai";

    std::cout << "It is " << temperature << " degrees in " << location
              << " this year " << year << "." << std::endl;

    // 使用 setw 和 setfill 进行格式化
    std::cout << std::setw(5) << std::setfill('0') << year << std::endl;
    std::cout << std::fixed << std::setprecision(2) << temperature << std::endl;

    return 0;
}

1.6.错误处理

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#include <iostream>
#include <fstream>
#include <stdexcept>

int main() {
    std::ofstream outFile("example.txt");

    if (!outFile) {
        throw std::runtime_error("Unable to open file for writing.");
    }

    outFile << "Hello, File!" << std::endl;

    if (outFile.fail()) {
        throw std::runtime_error("Failed to write to file.");
    }

    outFile.close();

    return 0;
}

在这些示例中，我们使用了 std::cout、std::wcout、std::fixed、std::setprecision、std::setw、std::setfill 和 std::hex 等来控制输出格式。通过这些操作符和控制符，你可以创建清晰、一致的输出格式。

2.在输出中包含货币符号，比如美元符号，我应该如何设置 C++ 的输出格式？

在 C++ 中，如果你想在输出中包含货币符号，比如美元符号，你可以使用 std::locale 和 std::cout 的格式化功能。std::locale 允许你设置地区特定的格式化，包括货币符号。

以下是一个示例，展示了如何设置输出格式以包含美元符号：

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#include <iostream>
#include <locale>

int main() {
    // 设置地区为美国，这通常会使用美元符号
    std::locale::global(std::locale("en_US.UTF-8"));

    double amount = 1234.56;

    // 使用 std::cout 输出货币格式
    std::cout << std::showbase << "Amount: $" << amount << std::endl;

    // 如果你想要更精确地控制货币的显示格式，可以使用 std::moneypunct
    std::cout << "Amount with currency symbol: "
              << std::moneypunct<std::string::value_type,false>::char_type('¤') 
              << amount << std::endl;

    return 0;
}

在这个示例中，我们首先使用 std::locale::global 设置了程序的全局区域设置为美国（en_US.UTF-8），这通常会使用美元符号。然后，我们使用 std::showbase 来指示输出货币符号。

注意，std::moneypunct 是一个facet，它定义了货币的格式化方式。在这个例子中，我们直接使用了美元符号，但你可以通过 std::moneypunct 来获取当前区域设置的货币符号。

请确保你的系统支持 en_US.UTF-8 区域设置，否则你可能需要调整为适合你系统的区域设置。

如果你想要更精细的控制，你可以进一步探索 std::moneypunct 和 std::numpunct 来自定义数字和货币的格式化。

此外，如果你的系统支持 C++20 或更高版本，你可以使用 std::format 来更灵活地格式化输出：

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#include <iostream>
#include <format>
#include <locale>

int main() {
    std::locale::global(std::locale("en_US.UTF-8"));

    double amount = 1234.56;

    // 使用 std::format 输出货币格式
    // 头文件添加 #include <format>
    // 编译选项添加：-std=C++20
    std::cout << std::format("{:$L}", amount) << std::endl;

    return 0;
}

在这个示例中，{:$L} 是一个格式说明符，$ 表示货币符号，L 表示当前区域设置的货币单位。

请记住，区域设置的支持取决于你的平台和编译器，你可能需要在你的系统上进行适当的配置才能使用这些功能。

3.在 C++ 中，除了使用 std::locale 和 std::cout，还有其他方法可以设置货币符号吗？

在 C++ 中，除了使用 std::locale 和 std::cout 来设置货币符号，还有其他一些方法可以在输出中包含货币符号：

1. 字符串拼接： 直接将货币符号作为字符串拼接到数字前。

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   #include <iostream> #include <string> int main() { double amount = 1234.56; std::string currencySymbol = "$"; std::cout << currencySymbol << amount << std::endl; return 0; }

2. 使用 std::format（C++20）： 如果你使用的是支持 C++20 的编译器，std::format 提供了一种灵活的方式来格式化字符串。

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   #include <iostream> #include <format> int main() { double amount = 1234.56; std::cout << std::format("${:.2f}", amount) << std::endl; return 0; }

3. 使用 iomanip 库： iomanip 库提供了一些操作符，如 setprecision 和 fixed，来控制浮点数的输出格式，但不直接支持货币符号。你可以结合字符串拼接使用。

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   #include <iostream> #include <iomanip> int main() { double amount = 1234.56; std::cout << "$" << std::fixed << std::setprecision(2) << amount << std::endl; return 0; }

4. 使用 sprintf 或 snprintf（C 风格的函数）： 这些函数允许你在 C++ 程序中使用 C 语言风格的格式化。

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   #include <iostream> #include <cstdio> int main() { double amount = 1234.56; char buffer[50]; sprintf(buffer, "$%.2f", amount); std::cout << buffer << std::endl; return 0; }

5. 使用 std::ostringstream： std::ostringstream 是一个字符串流，可以用来构建复杂的字符串。

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   #include <iostream> #include <sstream> #include <iomanip> int main() { double amount = 1234.56; std::ostringstream ss; ss << "$" << std::fixed << std::setprecision(2) << amount; std::cout << ss.str() << std::endl; return 0; }

6. 使用第三方库： 一些第三方库，如 Boost.Format，提供了更多的格式化选项。

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   #include <iostream> #include <boost/format.hpp> int main() { double amount = 1234.56; std::cout << (boost::format("$%.2f") % amount).str() << std::endl; return 0; }

7. 自定义函数： 你可以编写自己的函数来格式化货币字符串。

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   #include <iostream> #include <string> std::string formatCurrency(double amount) { return std::to_string(amount) + "$"; } int main() { double amount = 1234.56; std::cout << formatCurrency(amount) << std::endl; return 0; }

这些方法提供了不同的方式来在 C++ 中设置货币符号。你可以选择最适合你需求的方法。

4.C++ 中的 std::format 是如何工作的，它有哪些优势？

在 C++20 中，std::format 是一种新的字符串格式化功能，它提供了一种类型安全且易于阅读的方式来格式化字符串。它类似于 Python 中的 str.format() 方法，并且相比于传统的 printf 函数，std::format 在编译时就能检查格式字符串的正确性，从而提高了代码的安全性和可读性。

4.1.如何工作

std::format 通过一个格式化字符串和一个参数列表来工作。格式化字符串包含了用于替换的占位符，这些占位符被花括号 {} 包围。在花括号内部，你可以指定参数的索引（从 0 开始）以及格式规范，例如：

• {}：默认格式
• {:.2f}：浮点数，保留两位小数
• {:#x}：十六进制整数，包含 0x 前缀
• {:<10}：左对齐，宽度为 10
• {:>10}：右对齐，宽度为 10
• {:^10}：居中对齐，宽度为 10

4.2.优势

1. 类型安全：在编译时检查格式字符串和参数类型，减少运行时错误的风险。
2. 直观的语法：格式化语法直观易懂，类似于字符串插值。
3. 灵活的格式化选项：支持宽度、精度、填充字符、对齐方式等格式化选项。
4. 内置类型支持：直接支持多种内置类型，无需手动指定格式说明符。
5. 可扩展性：可以通过特化 std::formatter 来支持自定义类型的格式化。

4.3.示例

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#include <format>
#include <iostream>

int main() {
    int num = 42;
    double pi = 3.141592653589793;
    std::string str = "Hello, World!";
    
    // 使用 std::format 进行格式化
    std::string message = std::format("The number is {}, and pi is {:.2f}.", num, pi);
    std::cout << message << std::endl;

    // 动态生成格式字符串
    int width = 10;
    char fill = '*';
    std::string dynamic_format = std::format("{:>{}}", str, width, fill);
    std::cout << dynamic_format << std::endl;

    return 0;
}

在这个示例中，我们首先使用 std::format 来格式化一个包含整数和浮点数的字符串。然后，我们展示了如何动态生成格式字符串，包括指定宽度和填充字符。

std::format 是 C++20 引入的一项新特性，它提供了一种现代且强大的字符串格式化工具，可以简化代码并提高其可读性和安全性。

5.C++ 中的 std::format 与 Python 的 str.format() 方法在性能上有什么差异？

std::format 是 C++20 引入的一个新特性，它提供了一种类型安全且易于阅读的方式来格式化字符串。它与 Python 的 str.format() 方法相似，但有一些关键的差异。

5.1.性能差异

在性能方面，std::format 通常比 Python 的 str.format() 更快，因为它是在 C++20 标准中设计时就考虑了性能的。std::format 利用了 C++ 的类型系统和编译时特性，可以生成高效的代码。相比之下，Python 的 str.format() 方法在运行时解析和处理格式字符串，这可能会引入一些额外的性能开销。

5.2.优势

std::format 的一些主要优势包括：

1. 类型安全：在编译时检查格式字符串和参数类型，减少运行时错误的风险。
2. 直观的语法：格式化语法直观易懂，类似于字符串插值。
3. 灵活的格式化选项：支持宽度、精度、填充字符、对齐方式等格式化选项。
4. 内置类型支持：直接支持多种内置类型，无需手动指定格式说明符。
5. 可扩展性：可以通过特化 std::formatter 来支持自定义类型的格式化。

5.3.示例

以下是使用 std::format 的一个简单示例：

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#include <format>
#include <iostream>

int main() {
    int num = 42;
    double pi = 3.141592653589793;
    std::string str = "Hello, World!";
    
    // 使用 std::format 进行格式化
    std::string message = std::format("The number is {}, and pi is {:.2f}.", num, pi);
    std::cout << message << std::endl;

    // 动态生成格式字符串
    int width = 10;
    char fill = '*';
    std::string dynamic_format = std::format("{:>{}}\n", str, width, fill);
    std::cout << dynamic_format << std::endl;

    return 0;
}

在这个示例中，我们首先使用 std::format 来格式化一个包含整数和浮点数的字符串。然后，我们展示了如何动态生成格式字符串，包括指定宽度和填充字符。

5.4.性能注意事项

尽管 std::format 提供了现代的格式化功能，但在性能敏感的应用中，你可能需要考虑以下几点：

1. 避免频繁的格式化操作：频繁创建和销毁格式化字符串可能会导致性能损失。
2. 使用预分配的内存：对于频繁使用的字符串，预先分配足够的内存可以减少内存分配的开销。
3. 选择正确的格式化方法：在某些情况下，使用 C 风格的 printf 可能更高效，尤其是在处理简单格式化时。

总的来说，std::format 是 C++20 中一个强大且灵活的字符串格式化工具，它在许多方面都优于传统的格式化方法。然而，在性能敏感的场景中，仍然需要仔细考虑格式化操作的影响。

6.C++ 中的 std::format 支持哪些类型的格式化选项？

在 C++20 中，std::format 支持多种类型的格式化选项，包括但不限于以下几种：

1. 整数：

   • 十进制：{:d} 或 {}
   • 十六进制：{:x}（小写）或 {:X}（大写）
   • 八进制：{:o}
   • 二进制：{:b}
   • 带前缀的十六进制：{:#x} 或 {:#X}
   • 带前缀的八进制：{:#o}
   • 带前缀的二进制：{:#b}

2. 浮点数：

   • 定点表示法：{:f}
   • 科学计数法：{:e}（小写）或 {:E}（大写）
   • 通用格式：{:g}（小写）或 {:G}（大写）
   • 百分比：{:%}

3. 字符串：

   • 字符串：{:s}
   • 宽度和填充：{:<10}（左对齐），{:>10}（右对齐），{:^10}（居中对齐）
   • 填充字符：{:*^10}（使用 * 作为填充字符）

4. 字符：

   • 字符：{:c}

5. 指针：

   • 指针：{:p}（打印指针地址）

6. 布尔值：

   • 布尔值：{:b}

7. chrono 类型：

   • 时间点和持续时间：{:%Y-%m-%d %H:%M:%S}（日期和时间）

8. 自定义类型：

   • 通过特化 std::formatter 可以支持自定义类型的格式化。

6.1.格式化选项的组合

除了基本的类型格式化选项，std::format 还支持组合使用多种格式化选项，例如：

• 宽度：{:10}（设置宽度为10）
• 精度：{:.2f}（浮点数保留两位小数）
• 填充字符：{:_^10}（使用 _ 作为填充字符，居中对齐）
• 对齐：
  • 左对齐：{:<10}
  • 右对齐：{:>10}
  • 居中对齐：{:^10}

6.2.示例

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#include <format>
#include <iostream>
#include <chrono>

int main() {
    int number = 42;
    double pi = 3.141592653589793;
    std::string text = "Hello, World!";
    bool flag = true;
    std::chrono::seconds duration(5);

    std::string formatted_text = std::format("{}, {:.2f}, {}, {:b}, {:p}, {:%S}", number, pi, text, flag, &number, duration);
    std::cout << formatted_text << std::endl;

    return 0;
}

在这个示例中，我们使用了不同类型的格式化选项来格式化整数、浮点数、字符串、布尔值、指针和 chrono 类型。

std::format 的灵活性和强大的格式化选项使其成为 C++20 中一个非常有用的工具。

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