C++ cout格式化输出

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。

表 1 ostream 类的成员方法

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。

表 2 fmtfl 和 mask 参数可选值

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。

表 3 C++ 流操纵算子

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。