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C++中的格式化字符串
fmt 库简介
{fmt}是一个开源的、现代化的C++格式化库，由Victor Zverovich创建。它提供了一种安全、快速且方便的字符串格式化方式，其设计理念受到了Python的str.format()的启发
fmt库的主要特点
- 易用性：使用简洁的语法，基于花括号
{}的占位符 - 类型安全：在编译时检查格式字符串和参数类型匹配
- 高性能：比标准库的
printf和iostream更快 - 可扩展：支持自定义类型的格式化
- 丰富的格式化选项：对齐、填充、精度等控制
Ubuntu下安装fmt库
使用下面的命令进行安装：
sudo apt install libfmt-dev
安装完成后，可以检查fmt库是否正确安装。例如，查看头文件是否存在：
ls /usr/include/fmt
如果目录存在且包含相关头文件，则说明安装成功
也可以通过下面的命令查看fmt库版本：
fmt --version
基本格式化
fmt库提供了简单直观的基本格式化功能，使用花括号{}作为参数占位符：
#include <fmt/core.h>
#include <string>int main()
{int number = 42;double pi = 3.14159;std::string name = "C++";// 基本格式化std::string result = fmt::format("数字是 {}", number);// 结果: "数字是 42"// 多个参数按顺序替换，类似于printfstd::string result2 = fmt::format("{} 的值约为 {}", name, pi);// 结果: "C++ 的值约为 3.14159"// 直接输出fmt::print("程序运行结果: {}\n", "成功");// 输出: "程序运行结果: 成功"
}
基本格式化遵循参数与占位符按位置一一对应的原则，简单易用且类型安全
带索引的参数
fmt库支持通过索引指定参数顺序，索引从0开始，可以重复使用同一参数：
#include <fmt/core.h>
#include <string>int main()
{int x = 10;int y = 20;std::string language = "C++";// 使用索引指定参数std::string result = fmt::format("{0} + {1} = {2}", x, y, x + y);// 结果: "10 + 20 = 30"// 重复使用同一参数std::string result2 = fmt::format("{0}真是太强大了！我爱{0}！", language);// 结果: "C++真是太强大了！我爱C++！"// 改变参数顺序// 即0代表第一个参数，1代表第二个参数// 用下标位置代表替换位置std::string result3 = fmt::format("坐标：（{1}, {0}）", x, y);// 结果: "坐标：（20, 10）"// 混合使用索引和自动位置// 注意: 一旦使用了索引，所有占位符都应使用索引std::string result4 = fmt::format("{0}的值是{1}", "π", 3.14159);// 结果: "π的值是3.14159"
}
带索引的参数格式化使代码更灵活，特别是在需要重复使用某个参数或调整参数顺序时非常有用
格式说明符
基本介绍
格式说明符让您可以控制数据的呈现方式，语法为{[参数位置]:[格式说明]}：
#include <fmt/core.h>
#include <string>int main()
{int number = 42;double pi = 3.14159265359;// 数值进制表示std::string hex = fmt::format("十六进制: {:#x}", number); // "十六进制: 0x2a"std::string oct = fmt::format("八进制: {:#o}", number); // "八进制: 052"std::string bin = fmt::format("二进制: {:#b}", number); // "二进制: 0b101010"// 浮点数精度std::string precise = fmt::format("π值保留两位小数: {:.2f}", pi); // "π值保留两位小数: 3.14"std::string scientific = fmt::format("科学计数法: {:.2e}", pi); // "科学计数法: 3.14e+00"// 宽度和对齐std::string right = fmt::format("右对齐:|{:10}|", "文本"); // "右对齐:| 文本|"std::string left = fmt::format("左对齐:|{:<10}|", "文本"); // "左对齐:|文本 |"std::string center = fmt::format("居中:|{:^10}|", "文本"); // "居中:| 文本 |"// 填充字符// 中文占两个字符，剩余11个字符用*填充，总共15个字符std::string fill = fmt::format("|{:*^15}|", "标题"); // "|*****标题******|"// 符号控制std::string always_sign = fmt::format("{:+d}", 42); // "+42"std::string space_sign = fmt::format("{: d}", 42); // " 42"// 千位分隔符std::string grouped = fmt::format("{:L}", 1000000); // "1,000,000" (依赖地区设置)// 多种格式组合std::string combined = fmt::format("{:*^+10.2f}", 42.1234); // "**+42.12**"return 0;
}
常用格式说明符
格式说明符的完整语法是：{[参数索引]:[填充字符][对齐][符号][#][0][宽度][.精度][类型]}
-
填充和对齐：
<：左对齐>：右对齐（默认）^：居中
-
符号：
+：总是显示正负号-：只对负数显示负号（默认）- 空格：正数前加空格，负数前加负号
-
类型：
d：十进制整数x/X：小写/大写十六进制o：八进制b/B：小写/大写二进制f/F：固定小数点e/E：科学计数法g/G：通用格式（自动选择 f 或 e）s：字符串
-
特殊标记：
#：显示前缀（0x、0b 等）或小数点0：用零填充数字
fmt库的格式说明符系统非常强大且灵活，可以满足各种复杂的字符串格式化需求
fmt的高级特性
-
自定义类型格式化：
struct Point {int x, y; };template <> struct fmt::formatter<Point> {constexpr auto parse(format_parse_context& ctx) { return ctx.begin(); }template <typename FormatContext>auto format(const Point& p, FormatContext& ctx) {return fmt::format_to(ctx.out(), "({}, {})", p.x, p.y);} };// 使用 Point p{10, 20}; fmt::print("点坐标： {}", p); // 输出: 点坐标： (10, 20) -
颜色支持：
#include <fmt/color.h>fmt::print(fg(fmt::color::red), "这段文字是红色的\n"); fmt::print(bg(fmt::color::blue) | fg(fmt::color::white), "蓝底白字\n"); -
格式化到容器或内存：
std::vector<char> out; fmt::format_to(std::back_inserter(out), "Hello, {}!", "world");char buffer[100]; auto result = fmt::format_to_n(buffer, 100, "The answer is {}.", 42);
std::format（C++20）
std::format是C++20引入的标准库功能，其设计和API直接基于{fmt}库
基本用法
#include <format>
#include <string>int main()
{int answer = 42;std::string name = "C++";// 基本格式化std::string s = std::format("Hello, {}! The answer is {}", name, answer);// 带格式说明符std::string s2 = std::format("十进制: {0:d}, 十六进制: {0:#x}, 八进制: {0:#o}", answer);// 对齐和填充// Unicode编码，中文占3个字符std::string s3 = std::format("{:*^10}", "居中"); // **居中**return 0;
}
常用格式说明符
格式说明符的语法为：{[参数位置]:[填充][对齐][符号][#][0][宽度][.精度][类型]}
-
填充和对齐：
<(左对齐)，>(右对齐)，^(居中)std::format("{:<10}", "左对齐"); // "左对齐 " std::format("{:>10}", "右对齐"); // " 右对齐" std::format("{:^10}", "居中"); // " 居中 " std::format("{:*^10}", "居中"); // "**居中**" -
符号：
+(总是显示符号)，-(仅负数显示符号)，std::format("{:+}", 42); // "+42" std::format("{: }", 42); // " 42" -
数值格式：
std::format("{:d}", 42); // 十进制: "42" std::format("{:#x}", 42); // 十六进制带前缀: "0x2a" std::format("{:.2f}", 3.14159); // 浮点数保留2位小数: "3.14"
fmt与std::format的对比
相似点
- 语法：两者使用相同的基于
{}的格式语法 - 类型安全：都在编译时进行类型检查
- API设计：std::format直接基于fmt库设计
不同点
- 可用性：fmt可用于任何C++版本，而std::format需要C++20
- 功能集：fmt提供更多高级功能（颜色、I/O 等）
- 性能：由于不同的实现，性能可能有细微差异
- 命名空间：fmt使用
fmt::命名空间，标准库使用std::
代码兼容性示例
可以编写同时支持两种库的代码：
#if __cplusplus >= 202002L && defined(__cpp_lib_format)#include <format>namespace fmt_ns = std;
#else#include <fmt/core.h>namespace fmt_ns = fmt;
#endifstd::string message = fmt_ns::format("值: {}", 42);
实际应用场景
- 日志系统：格式化各类日志消息
- 用户界面：生成格式化的显示文本
- 配置文件生成：创建具有特定格式的配置
- 报告生成：生成格式化的数据报告
- 错误信息：创建详细的错误描述