printf 日常使用指南

Posted 2022-12-09 研究是为了理解

格式化适用场景

• 调试输出
• LCD显示内容

格式化函数的一般格式

格式化输出函数printf、fprintf、sprintf和snprintf在格式化处理部分是相同的，本文以printf为例，说明此类函数的用法。

printf函数的调用格式为：

printf(“<格式化字符串>”, <参量表>);

比如:

printf("The Value %d.\\n", 500);		//输出数字

这句代码产生如下输出：

The value 500.

格式化字符串

在上面提到的 printf 函数调用格式 printf("<格式化字符串>", <参量表>); 中，我们忽略其中的 <参量表>，只关注 <格式化字符串>。

"<格式化字符串>"应该是一个字符序列，形如：

“普通字符(%除外) %<转换参数> …”

转换说明

在形如 “普通字符(% 除外) %<转换参数> ...” 的格式化字符串中，普通字符（%除外）原封不动的被复制到输出流，以%开头的转换说明用于指示转换数据类型、精度等，转换说明的格式为：

% <标志字符> <最小字段宽度> <精度说明> <h、l、L> <转换类型字符>

转换参数

在转换说明中，<标志字符> <最小字段宽度> <精度说明> <h、l、L> <转换类型字符> 统称为转换参数，一共有5种转换参数。除 <转换类型字符> 外，其它4种都可以忽略不用。我们再看一下上文的例子：

printf("The Value %d.\\n", 500);		//输出数字

%d是一个转换说明，它只有一个转换参数：d。转换参数 d 属于 5 种转换参数中的转换类型字符。这个是我们接触最早也最多的转换参数。

小结

我们一步一步的忽略 printf 函数的次要内容，只关心其中的转换说明，这一过程可以用一张图来表示：

转换参数详解

下面详细描述5种转换参数。

标志字符

允许0个或多个标志字符，如果标志字符多于1个，它们的顺序任意。标志字符有：

• - ：左对齐字段宽度中的值。没有这个标志字符，则是右对齐。比较代码：

  int value = 500;
  printf("The value |%-8d|\\n", value);	//左对齐
  printf("The value |%8d|\\n", value);		//右对齐
  

  代码输出：

  The value |500     |
  The value |     500|
  

• + ：有符号数转换总是显示符号：正号(+)或负号(-)。如果没有这个标志字符，只有负值才会显示符号。比较代码：

  printf("The value %d\\n", 500);			//正数无 '+'	
  printf("The value %d\\n", -500);			//负数无 '+'
  printf("The value %+d\\n", 500);			//正数有 '+'
  

  代码输出：

  The value 500
  The value -500
  The value +500
  

• 空格 ：有符号数转换的结果中第一个字符不是符号（比如默认情况下转换正数是不显示正号(+)的），则在结果前加一个空格。如果同时出现 空格 和 + 标志字符，则忽略 空格 标志。

  这个标志可以实现有符号数的数字域对齐，在LCD显示数据时很有用，比较代码：

  printf("The value % d\\n", 500);			//有'空格'标志
  printf("The value % d\\n", -500);		//有'空格'标志
  printf("The value %+ d\\n", 500);		//同时有'空格'和'+'标志
  

  代码输出:

  The value  500
  The value -500
  The value +500
  

• # ：对于 o、x、X 转换类型，在非零结果前添加前缀，比如十六进制前缀 0x ，比较代码：

  printf("The value %o\\n", 0500);			//八进制,无'#'标志
  printf("The value %#o\\n", 0500);		//八进制,有'#'标志
  printf("The value %#o\\n", 0);			//八进制,有'#'标志
  printf("The value %x\\n", 0x500);		//十六进制,无'#'标志
  printf("The value %#x\\n", 0x500);		//十六进制,有'#'标志
  printf("The value %#x\\n", 0);			//十六进制,有'#'标志
  

  代码输出：

  The value 500
  The value 0500
  The value 0
  The value 500
  The value 0x500
  The value 0
  

  浮点数

  对于 e、E、f、g、G 转换类型，即使小数点后面没有数，结果也要包含一个小数点。比较代码（这里会用到精度说明参数，可以在理解了精度说明参数后再看这个例子）：

  printf("The value %.0f\\n", 500.1234);		//精度指定为0
  printf("The value %#.0f\\n", 500.1234);		//精度指定为0，有'#'标志
  

  代码输出：

  The value 500
  The value 500.
  

• 0 ：使用 0 填充，没有这个标志字符，则使用 空格 填充，如果和左对齐标志(-)同时出现，则忽略0填充标志（0）。比较代码：

  int value = 500;
  printf("The value |%8d|\\n", value);		//空格填充,右对齐
  printf("The value |%08d|\\n", value);	//  0填充,右对齐
  printf("The value |%-8d|\\n", value);	//空格填充,左对齐
  printf("The value |%-08d|\\n", value);	//左对齐标志('-')和0填充标志('0')同时出现,忽略0填充标志
  

  代码输出：

  The value |     500|
  The value |00000500|
  The value |500     |
  The value |500     |
  

最小字段宽度

可选。

最小字段宽度是一个 * 或者是一个十进制整数。如果转换结果比最小字段宽度小，则转换结果会被填充。

• 左对齐标志举例 printf("The value |%8d|\\n", value); ，其中 %8d 中的十进制整数 8 就是最小字段宽度，比较代码：

  printf("The value |%8d|\\n", 500);			//空格填充,右对齐
  printf("The value |%08d|\\n", 500);		    //  0填充,右对齐
  printf("The value |%8d|\\n", 1234567890);    //空格填充,右对齐,数值大于最小字段宽度
  printf("The value |%08d|\\n", 1234567890);   //  0填充,右对齐,数值大于最小字段宽度
  

  代码输出：

  The value |     500|
  The value |00000500|
  The value |1234567890|
  The value |1234567890|
  

• 如果最小字段宽度是一个 * ，一个int型参数提供最小字段宽度。比较代码：

  printf("The value |%*d|\\n", 8, 500);	    //空格填充,右对齐,使用'*'
  printf("The value |%0*d|\\n", 8, 500);       //  0填充,右对齐,使用'*'
  printf("The value |%8d|\\n", 500);			//空格填充,右对齐
  printf("The value |%08d|\\n", 500);		    //  0填充,右对齐
  

  代码输出：

  The value |     500|
  The value |00000500|
  The value |     500|
  The value |00000500|
  

精度说明

可选。

精度说明是小数点 . 后跟一个 * 或者是一个十进制整数。

• 与最小字段宽度类似，如果精度说明是 .* ，一个int型参数提供精度。

• 对于 d、i、o、x、X 转换类型，精度说明指定了转换中出现数字的最少个数。比较代码：

  printf("The value |%8d|\\n", 500);			//空格填充,右对齐
  printf("The value |%.8d|\\n", 500);			//使用精度说明，对空格填充有影响
  printf("The value |%.8d|\\n", 1234567890);   //使用精度说明，数值大于指定精度
  

  代码输出：

  The value |     500|
  The value |00000500|
  The value |1234567890|
  

• 对于 e、E、f 转换类型，精度说明指定了转换的小数点右边的个数。比较代码：

  printf("The value %f\\n", 500.1234);			//不使用精度说明
  printf("The value %.2f\\n", 500.1234);		//使用精度说明
  
  printf("The value %e\\n", 500.1234);			//不使用精度说明
  printf("The value %.2e\\n", 500.1234);		//使用精度说明
  

  代码输出：

  The value 500.123400
  The value 500.12
      
  The value 5.001234e+02
  The value 5.00e+02
  

• 对于 s 转换类型，精度说明指定了转换中要从字符串写入的最大字符数。比较代码：

  char *string = "123456789";
  
  printf("The value %s\\n", string);			//不使用精度说明
  printf("The value %.2s\\n", string);			//使用精度说明
  

  代码输出：

  The value 123456789
  The value 12
  

  CmBacktrace 源码在输出最后字符串时使用了这个特性（%.*s），在格式化时可以避免处理字符串结尾符。如代码所示：

  cmb_println("查看更多函数调用栈信息，请运行：addr2line -e %s%s -a -f %.*s", 
  					fw_name, 
  					CMB_ELF_FILE_EXTENSION_NAME,
                      cur_depth * (8 + 1), call_stack_info);
  

CmBacktrace （Cortex Microcontroller Backtrace）是一款针对 ARM Cortex-M 系列 MCU 的错误代码自动追踪、定位，错误原因自动分析的开源库。

h、l、L

可选。

• h 表示转换参数的类型为 short int 或 unsigned short int ，只对 d、i、o、x、X 转换类型有效；
• l 表示转换参数的类型为 long int 或 unsigned long int ，只对 d、i、o、x、X 转换类型有效；
• L 表示转换参数的类型为 long double ，只对e、E、f、g、G 转换类型有效。

转换类型字符

• d、i ：将 int 参数转换为有符号十进制数；

• o ：将 unsigned int 参数转换为无符号八进制数；

• u ：将 unsigned int 参数转换为无符号十进制数；

• x、X ：将 unsigned int 参数转换为无符号十六进制数；

• f ：将 double 参数转换为十进制数，形式为 [-]ddd.ddd ，默认精度为6位；

• e、E ：将 double 参数转换为十进制数，形式为 [-]d.ddde±dd ，默认精度为6位；

• c ：将 int 参数转换为 unsigned char 类型，并输出结果；

• s ：参数应该是指向字符型数组的指针，如果指定了精度说明，则最多转换精度说明指定的字符，否则，数组应包含一个字符串结尾符。

• p ：参数是一个指向 void 类型的指针；

• n ：参数是一个指向整形变量的指针，这个整形变量记录到目前为止通过调用 printf 所转换的字符总数。不转换参数。

  int num1, num2;
  
  printf("The value %n%s%n\\n", &num1, string, &num2);
  printf("num1 = %d\\n", num1);
  printf("num2 = %d\\n", num2);
  

  代码输出：

  The value 123456789
  num1 = 10
  num2 = 19
  

• % ：转换一个 % 号。

最后的总结

用一张图来表示以上内容：

参考：《C标准库》

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