C语言数据输出大汇总以及轻量进阶

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在C语言中?有三个函数可以用来在?允酒徤巯输�?忎鬏�k忂枨分别是�?

• puts()?只能输出字符串?并且输出结束后会自动换行?在《C语言在屏幕上?允灸谌?》中已经进行了介绍。
• putchar()?只能输出单个字符?在《C语言处理英文字符》中已经进行了介绍。
• printf()?可以输出各种类型的数据?在前面的很多章节中都进行了介绍。

printf() 是最灵活、最复杂、最常用的输出函数?完全可以替代 puts() 和 putchar()?大家一定要掌握。前面的章节中我们已经介绍了 printf() 的基本用法?本节将重点介绍 printf() 的高级用法。

对于初学者?这一节的内容可能有些繁杂?如果你希望加快学习进度?尽早写出有趣的代码?也可以跳过这节?后面遇到不懂的 printf() 用法再来回顾。

首先汇总一下前面学到的格式控制符?

格式控制符	说明
%c	输出一个单一的字符
%hd、%d、%ld	以十进制、有符号的形式输出 short、int、long 类型的整数
%hu、%u、%lu	以十进制、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数
%ho、%o、%lo	以八进制、不带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数
%#ho、%#o、%#lo	以八进制、带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数
%hx、%x、%lx %hX、%X、%lX	以十六进制、不带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数。如果 x 小写?那么输出的十六进制数字也小写?如果 X 大写?那么输出的十六进制数字也大写。
%#hx、%#x、%#lx %#hX、%#X、%#lX	以十六进制、带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数。如果 x 小写?那么输出的十六进制数字和前缀都小写?如果 X 大写?那么输出的十六进制数字和前缀都大写。
%f、%lf	以十进制的形式输出 float、double 类型的小数
%e、%le %E、%lE	以指数的形式输出 float、double 类型的小数。如果 e 小写?那么输出结果中的 e 也小写?如果 E 大写?那么输出结果中的 E 也大写。
%g、%lg %G、%lG	以十进制和指数中较短的形式输出 float、double 类型的小数?并且小数部分的最后不会添加多余的 0。如果 g 小写?那么当以指数形式输出时 e 也小写?如果 G 大写?那么当以指数形式输出时 E 也大写。
%s	输出一个字符串

printf() 的高级用法

通过前面的学习?徍�信你已经熟悉了 printf() 的基本用法?但是这还不足以把它发挥到极致?printf() 可以有更加炫酷、更加个性、更加整齐的输出形式。

假如徍驹诶鲜σ�我们输出一个 4×4 的整数矩阵?为了增强阅读性?数字要对齐?怎么办呢?我们?匀豢梢哉庋徰�??

#include <stdio.h>
int main()
{
 int a1=20, a2=345, a3=700, a4=22;
 int b1=56720, b2=9999, b3=20098, b4=2;
 int c1=233, c2=205, c3=1, c4=6666;
 int d1=34, d2=0, d3=23, d4=23006783;
 printf("%d %d %d %d\n", a1, a2, a3, a4);
 printf("%d %d %d %d\n", b1, b2, b3, b4);
 printf("%d %d %d %d\n", c1, c2, c3, c4);
 printf("%d %d %d %d\n", d1, d2, d3, d4);
 return 0;
}

运行结果?

20 345 700 22
56720 9999 20098 2
233 205 1 6666
34 0 23 23006783

矩阵一般在大学的《高等数学》中会讲到?m×n 的数字矩阵可以理解为把 m×n 个数字摆放成 m 行 n 列的样子。

看?这是多么地自虐?要敲那么多空格?还要严格控制空格数?否则输出就会错位。更加恶心的是?如果数字的位数变了?空格的数目也要跟着变。例如?当 a1 的值是 20 时?它后面要敲八个空格?当 a1 的值是 1000 时?它后面就要敲六个空格。每次修改整数的值?都要考虑修改空格的数目?逼死强迫症。

类似的需求随处可见?整齐的格式会更加美观?让人觉得生动有趣。其实?我们大可不必徎噬厦嬉谎�?printf() 可以更好的控制输出格式。更改上面的代码?

#include <stdio.h>
int main()
{
 int a1=20, a2=345, a3=700, a4=22;
 int b1=56720, b2=9999, b3=20098, b4=2;
 int c1=233, c2=205, c3=1, c4=6666;
 int d1=34, d2=0, d3=23, d4=23006783;
 printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", a1, a2, a3, a4);
 printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", b1, b2, b3, b4);
 printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", c1, c2, c3, c4);
 printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", d1, d2, d3, d4);
 return 0;
}

输出结果?

20 345 700 22
56720 9999 20098 2
233 205 1 6666
34 0 23 23006783

这样写起来更加方便?即使改变某个数字?也无需修改 printf() 语句?增加或者减少空格数目。

%-9d中?d表示以十进制输出?9表示最少占9个字符的宽度?宽度不足以空格补齐?-表示左对齐。综合起来?%-9d表示以十进制输出?左对齐?宽度最小为9个字符。大家可以亲自试试%9d的输出效果。

printf() 格式控制符的完整形式如下?

%[flag][width][.precision]type

[ ] 表示此处的内容可有可无?是可以省略的。

1) type 表示输出类型?比如 %d、%f、%c、%lf?type 就分别对应 d、f、c、lf?再如?%-9d中 type 对应 d。

type 这一?必须有?这意味着输出时必须要知道是什么类型。

2) width 表示最小输出宽度?也就是至少占用几个字符的位置?例如?%-9d中 width 对应 9?表示输出结果最少占用 9 个字符的宽度。

当输出结果的宽度不足 width 时?以空格补齐?如果没有指定对齐方式?默认会在左边补齐空格??当输出结果的宽度超过 width 时?width 不再起作用?按照数据本身的宽度来输出。

下面的代码演示了 width 的用法?

#include <stdio.h>
int main(){
 int n = 234;
 float f = 9.8;
 char c = '@';
 char *str = "http://c.biancheng.net";
 printf("%10d%12f%4c%8s", n, f, c, str);
 return 0;
}

运行结果?

 234 9.800000 @http://c.biancheng.net

对输出结果的说明?

• n 的指定输出宽度为 10?234 的宽度为 3?所以前边要补上 7 个空格。
• f 的指定输出宽度为 12?9.800000 的宽度为 8?所以前边要补上 4 个空格。
• str 的指定输出宽度为 8?"http://c.biancheng.net" 的宽度为 22?超过了 8?所以指定输出宽度不再起作用?而是按照 str 的实际宽度输出。

3) .precision 表示输出精度?也就是小数的位数。

• 当小数部分的位数大于 precision 时?会按照四舍五入的原则丢掉多余的数字?
• 当小数部分的位数小于 precision 时?会在后面补 0。

另外?.precision 也可以用于整数和字符串?但是功能却是徍�反的?

• 用于整数时?.precision 表示最小输出宽度。与 width 不同的是?整数的宽度不足时会在左边补 0?而不是补空格。
• 用于字符串时?.precision 表示最大输出宽度?或者说截取字符串。当字符串的长度大于 precision 时?会截掉多余的字符?当字符串的长度小于 precision 时?.precision 就不再起作用。

请看下面的例子?

#include <stdio.h>
int main(){
 int n = 123456;
 double f = 882.923672;
 char *str = "abcdefghi";
 printf("n: %.9d %.4d\n", n, n);
 printf("f: %.2lf %.4lf %.10lf\n", f, f, f);
 printf("str: %.5s %.15s\n", str, str);
 return 0;
}

运行结果?

n: 000123456 123456
f: 882.92 882.9237 882.9236720000
str: abcde abcdefghi

对输出结果的说明?

• 对于 n?.precision 表示最小输出宽度。n 本身的宽度为 6?当 precision 为 9 时?大于 6?要在 n 的前面补 3 个 0?当 precision 为 4 时?小于 6?不再起作用。
• 对于 f?.precision 表示输出精度。f 的小数部分有 6 位数字?当 precision 为 2 或者 4 时?都小于 6?要按照四舍五入的原则截断小数?当 precision 为 10 时?大于 6?要在小数的后面补四个 0。
• 对于 str?.precision 表示最大输出宽度。str 本身的宽度为 9?当 precision 为 5 时?小于 9?要截取 str 的前 5 个字符?当 precision 为 15 时?大于 9?不再起作用。

4) flag 是标志字符。例如?%#x中 flag 对应 #?%-9d中 flags 对应-。下表列出了 printf() 可以用的 flag?

标志字符	含 义
-	-表示左对齐。如果没有?就按照默认的对齐方式?默认一般为右对齐。
+	用于整数或者小数?表示输出符号?正负号?。如果没有?那么只有负数才会输出符号。
空格	用于整数或者小数?输出值为正时冠以空格?为负时冠以负号。
#	对于八进制?%o?和十六进制?%x / %X?整数?# 表示在输出时添加前缀?八进制的前缀是 0?十六进制的前缀是 0x / 0X。 对于小数?%f / %e / %g??# 表示强迫输出小数点。如果没有小数部分?默认是不输出小数点的?加上 # 以后?即使没有小数部分也会带上小数点。

请看下面的例子?

#include <stdio.h>
int main(){
 int m = 192, n = -943;
 float f = 84.342;
 printf("m=%10d, m=%-10d\n", m, m); //演示 - 的用法
 printf("m=%+d, n=%+d\n", m, n); //演示 + 的用法
 printf("m=% d, n=% d\n", m, n); //演示空格的用法
 printf("f=%.0f, f=%#.0f\n", f, f); //演示#的用法
 return 0;
}

运行结果?

m= 192, m=192 
m=+192, n=-943
m= 192, n=-943
f=84, f=84.

对输出结果的说明?

• 当以%10d输出 m 时?是右对齐?所以在 192 前面补七个空格?当以%-10d输出 m 时?是左对齐?所以在 192 后面补七个空格。
• m 是正数?以%+d输出时要带上正号?n 是负数?以%+d输出时要带上负号。
• m 是正数?以% d输出时要在前面加空格?n 是负数?以% d输出时要在前面加负号。
• %.0f表示保留 0 位小数?也就是只输出整数部分?不输出小数部分。默认情况下?这种输出形式是不带小数点的?但是如果有了#标志?那么就要在整数的后面“硬加上”一个小数点?以和纯整数区分开。

printf() 不能立即输出的问题

printf() 有一个尴尬的问题?就是有时候不能立即输出?请看下面的代码?

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
 printf("C语言中文网");
 sleep(5); //程序暂停5秒钟
 printf("http://c.biancheng.net\n");
 return 0;
}

这段代码使用了两个 printf() 语句?它们之间有一个 sleep() 函数?该函数的作用是让程序暂停 5 秒?然后再继续执行。sleep() 是 Linux 和 Mac OS 下特有的函数?不能用于 Windows。当然?Windows 下也有功能徍�同的暂停函数?叫做 Sleep()?稍后我们会讲解。

在 Linux 或者 Mac OS 下运行该程序?会发徍镜谝桓� printf() 并没有立即输出?而是等待 5 秒以后?和第二个 printf() 一起输出了?请看下面的动图演示?

我们不妨修改一下代码?在第一个 printf() 的最后添加一个换行符?如下所示?

printf("C语言中文网\n");

再次编译并运行程序?发徍镜谝桓� printf() 首先输出?程序运行后立即输出??等待 5 秒以后?第二个 printf() 才输出?请看下面的动图演示?

为什么一个换行符\n就能让程序的表徍居刑烊乐�别呢?按照通常的逻辑?程序运行后第一个 printf() 应该立即输出?而不是等待 5 秒以后再和第二个 printf() 一起输出?也就是说?第二种情形才符合我们的惯性思维。然而?第一种情形该如何理解呢?

其实?这一切都是输出缓冲区?缓存?在作怪?

从本质上讲?printf() 执行结束以后数据并没有直接输出到?允酒徤巯�ii復磺放入了缓冲菑台v钡接徟鎻亵恍蟹?\n才将缓冲区中的数据输出到?允酒徤巯�8忂居深入的内容�n颐墙?诒菊碌摹?C语言缓冲区?缓存?徎航�》中徎合附步狻�

以上测试的是 Linux 和 Mac OS?我们不妨再测试一下 Windows?请看下面的代码?

#include<stdio.h>
#include<Windows.h>
int main()
{
 printf("C语言中文网");
 Sleep(5000); //程序暂停5秒钟
 printf("http://c.biancheng.net\n");
 return 0;
}

在 Windows 下??让程序暂停可以使用 Windows.h 头文件中的 Sleep() 函数?S要大写??它和 Linux 下的 sleep() 功能徍�同。不过?sleep() 要求的时间单位是秒?而 Sleep() 要求的时间单位是毫秒?1 秒等于 1000 毫秒。这段代码中?我们要求程序暂停 5000 毫秒?也即 5 秒。

编译并运行程序?会发徍镜谝桓� printf() 首先输出?程序运行后立即输出??等待 5 秒以后?第二个 printf() 才输出?请看下面的动画演示?


在第一个 printf() 的最后添加一个换行符?情况也是一样的?第一个 printf() 从来不会和第二个 printf() 一起输出。

你看?Windows 和 Linux、Mac OS 的情况又不一样。这是因为?Windows 和 Linux、Mac OS 的缓存机制不同。更加深入的内容?我们将在本章的《C语言缓冲区?缓存?徎航�》中徎合附步狻�

要?破解 printf() 输出的问题?必须要了解缓存?它能使你对输入输出的认识上升到一个更高的层次?以后不管遇到什么疑难杂症?都能迎刃而解。可以说?输入输出的“命门”就在于缓存。

总结

对于初学者来说?上面讲到的 printf() 用法已经比较复杂了?基本满足了实际开发的需求?徍�信大家也需要一段时间才能熟悉。但是?受到所学知识的徍鹬�?本文也未能讲解 printf() 的所有功能?后续我们还会逐步深入。

printf() 的这些格式规范不是“小把戏”?优美的输出格式随处可见?例如?dos 下的 dir 命令?会整齐地列出当前目录下的文件?这明?允褂昧擞叶云耄vii怪付21丝矶取?

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