1.printf()簡介
printf()是C語言標准庫函數，用於將格式化后的字符串輸出到標准輸出。標准輸出，即標准輸出文件，對應終端的屏幕。printf()申明於頭文件stdio.h。
函數原型：
int printf ( const char * format, ... );- 1
返回值：
正確返回輸出的字符總數，錯誤返回負值，與此同時，輸入輸出流錯誤標志將被置值，可由指示器ferror來檢查輸入輸出流的錯誤標志。
調用格式：
printf()函數的調用格式為:printf("格式化字符串",輸出表列)。
格式化字符串包含三種對象，分別為：
（1）字符串常量；
（2）格式控制字符串；
（3）轉義字符。
字符串常量原樣輸出，在顯示中起提示作用。輸出表列中給出了各個輸出項，要求格式控制字符串和各輸出項在數量和類型上應該一一對應。其中格式控制字符串是以%開頭的字符串，在%后面跟有各種格式控制符，以說明輸出數據的類型、寬度、精度等。
注：本文的所有示例代碼均在Linux環境下以g++ 4.4.6編譯成64位程序的執行。
2.格式控制字符串詳解
printf的格式控制字符串組成如下：
%[flags][width][.prec][length]type- 1
分別為：
%[標志][最小寬度][.精度][類型長度]類型。- 1
2.1類型（type）
首先說明類型，因為類型是格式控制字符串的重中之重，是必不可少的組成部分，其它的選項都是可選的。type用於規定輸出數據的類型，含義如下：
| 字符 | 對應數據類型 | 含義 | 示例 |
|---|---|---|---|
| d/i | int | 輸出十進制有符號32bits整數，i是老式寫法 | printf("%i",123);輸出123 |
| o | unsigned int | 無符號8進制(octal)整數(不輸出前綴0) | printf("0%o",123);輸出0173 |
| u | unsigned int | 無符號10進制整數 | printf("%u",123);輸出123 |
| x/X | unsigned int | 無符號16進制整數，x對應的是abcdef，X對應的是ABCDEF（不輸出前綴0x) | printf("0x%x 0x%X",123,123);輸出0x7b 0x7B |
| f/lf | float(double) | 單精度浮點數用f,雙精度浮點數用lf(printf可混用，但scanf不能混用) | printf("%.9f %.9lf",0.000000123,0.000000123);輸出0.000000123 0.000000123。注意指定精度，否則printf默認精確到小數點后六位 |
| e/E | float(double) | 科學計數法，使用指數(Exponent)表示浮點數，此處”e”的大小寫代表在輸出時“e”的大小寫 | printf("%e %E",0.000000123,0.000000123);輸出1.230000e-07 1.230000E-07 |
| g | float(double) | 根據數值的長度，選擇以最短的方式輸出，%f或%e | printf("%g %g",0.000000123,0.123);輸出1.23e-07 0.123 |
| G | float(double) | 根據數值的長度，選擇以最短的方式輸出，%f或%E | printf("%G %G",0.000000123,0.123);輸出1.23E-07 0.123 |
| c | char | 字符型。可以把輸入的數字按照ASCII碼相應轉換為對應的字符 | printf("%c\n",64)輸出A |
| s | char* | 字符串。輸出字符串中的字符直至字符串中的空字符（字符串以空字符’\0‘結尾） | printf("%s","測試test");輸出：測試test |
| S | wchar_t* | 寬字符串。輸出字符串中的字符直至字符串中的空字符（寬字符串以兩個空字符’\0‘結尾） | setlocale(LC_ALL,"zh_CN.UTF-8");wchar_t wtest[]=L"測試Test";printf("%S\n",wtest);輸出：測試test |
| p | void* | 以16進制形式輸出指針 | printf("%010p","lvlv");輸出：0x004007e6 |
| n | int* | 什么也不輸出。%n對應的參數是一個指向signed int的指針，在此之前輸出的字符數將存儲到指針所指的位置 | int num=0;printf("lvlv%n",&num);printf("num:%d",num);輸出:lvlvnum:4 |
| % | 字符% | 輸出字符‘%’（百分號）本身 | printf("%%");輸出:% |
| m | 無 | 打印errno值對應的出錯內容 | printf("%m\n"); |
| a/A | float(double) | 十六進制p計數法輸出浮點數，a為小寫，A為大寫 | printf("%a %A",15.15,15.15);輸出：0x1.e4ccccccccccdp+3 0X1.E4CCCCCCCCCCDP+3 |
注意：
（1）使用printf輸出寬字符時，需要使用setlocale指定本地化信息並同時指明當前代碼的編碼方式。除了使用%S，還可以使用%ls。
（2）%a和%A是C99引入的格式化類型，采用十六進制p計數法輸出浮點數。p計數法類似E科學計數法，但不同。數以0x開頭，然后是16進制浮點數部分，接着是p后面是以 2為底的階碼。以上面輸出的15.15為例，推算輸出結果。15.15轉換成二進制為1111.00 1001 1001 1001 1001 ...，因為二進制表示數值的離散特點，計算機對於小數有時是不能精確表示的，比如0.5可以精確表示為0.12，而0.15卻不能精確表示。將15.15對應的二進制右移三位，為1.1110 0100 1100 1100 1100 ...轉換對應的十六進制就是0x1.e4ccccccccccd，注意舍入時向高位進了1位。由於右移三位，所以二進制階碼就是3。最后的結果就是0x1.e4ccccccccccdp+3。
（3）格式控制字符串除了指明輸出的數據類型，還可以包含一些其它的可選的格式說明，依序有 flags, width, .precision and length。下面一一講解。
2.2標志（flags）
flags規定輸出樣式，取值和含義如下：
| 字符 | 名稱 | 說明 |
|---|---|---|
| - | 減號 | 結果左對齊，右邊填空格。默認是右對齊，左邊填空格。 |
| + | 加號 | 輸出符號(正號或負號) |
| space | 空格 | 輸出值為正時加上空格，為負時加上負號 |
| # | 井號 | type是o、x、X時，增加前綴0、0x、0X。 type是a、A、e、E、f、g、G時，一定使用小數點。默認的，如果沒有小數部分則不輸出小數點。 type是g、G時，尾部的0保留。 |
| 0 | 數字零 | 將輸出的前面補上0，直到占滿指定列寬為止（不可以搭配使用“-”） |
示例：
printf("%5d\n",1000); //默認右對齊,左邊補空格 printf("%-5d\n",1000); //左對齊,右邊補空格 printf("%+d %+d\n",1000,-1000); //輸出正負號 printf("% d % d\n",1000,-1000); //正號用空格替代，負號輸出 printf("%x %#x\n",1000,1000); //輸出0x printf("%.0f %#.0f\n",1000.0,1000.0)//當小數點后沒有值時依然輸出小數點 printf("%g %#g\n",1000.0,1000.0); //保留小數點后后的0 printf("%05d\n",1000); //前面補0- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
輸出結果為：
2.3輸出最小寬度（width）
用十進制整數來表示輸出的最少位數。若實際位數多於指定的寬度，則按實際位數輸出，若實際位數少於定義的寬度則補以空格或0。width的可能取值如下：
| width | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
| 數值 | 十進制整數 | printf("%06d",1000);輸出:001000 |
| * | 星號。不顯示指明輸出最小寬度，而是以星號代替，在printf的輸出參數列表中給出 | printf("%0*d",6,1000);輸出:001000 |
2.4精度（.precision）
精度格式符以“.”開頭，后跟十進制整數。可取值如下：
| .precision | 描述 |
|---|---|
| .數值 | 十進制整數。 (1)對於整型（d,i,o,u,x,X）,precision表示輸出的最小的數字個數，不足補前導零，超過不截斷。 (2)對於浮點型（a, A, e, E, f ），precision表示小數點后數值位數，默認為六位，不足補后置0，超過則截斷。 (3)對於類型說明符g或G，表示可輸出的最大有效數字。 (4)對於字符串（s），precision表示最大可輸出字符數，不足正常輸出，超過則截斷。 precision不顯示指定，則默認為0 |
| .* | 以星號代替數值，類似於width中的*，在輸出參數列表中指定精度。 |
示例：
printf("%.8d\n",1000); //不足指定寬度補前導0，效果等同於%06d printf("%.8f\n",1000.123456789); //超過精度，截斷 printf("%.8f\n",1000.123456); //不足精度，補后置0 printf("%.8g\n",1000.123456); //最大有效數字為8位 printf("%.8s\n",“abcdefghij”); //超過指定長度截斷- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
輸出結果：
00001000
1000.12345679
1000.12345600
1000.1235
abcdefgh- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
注意，在對浮點數和整數截斷時，存在四舍五入。
2.5類型長度（length）
類型長度指明待輸出數據的長度。因為相同類型可以有不同的長度，比如整型有16bits的short int，32bits的int，也有64bits的long int，浮點型有32bits的單精度float和64bits的雙精度double。為了指明同一類型的不同長度，於是乎，類型長度（length）應運而生，成為格式控制字符串的一部分。
因為Markdown表格不支持單元格合並，背景顏色等樣式，所以直接引用printf.C++ reference的表格。
注意：黃色背景行標識的類型長度說明符和相應的數據類型是C99引入的。
示例代碼：
printf("%hhd\n",'A'); //輸出有符號char printf("%hhu\n",'A'+128); //輸出無符號char printf("%hd\n",32767); //輸出有符號短整型short int printf("%hu\n",65535); //輸出無符號短整型unsigned short int printf("%ld\n",0x7fffffffffffffff); //輸出有符號長整型long int printf("%lu\n",0xffffffffffffffff); //輸出有符號長整型unsigned long int輸出結果：
65
193
32767
65535
9223372036854775807
18446744073709551615- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
注意：
long int到底是32bits還是64bits跟生成的程序是32bits還是64bits一一對應，如果使用g++編譯程序的話，可通過-m32或-m64選項分別生成32bits和64bits的程序。因本人測試代碼編譯生成的是64bits的程序，所以long int也就是64btis。
3.轉義字符
轉義字符在字符串中會被自動轉換為相應操作命令。printf()使用的常見轉義字符如下：
| 轉義字符 | 意義 |
|---|---|
| \a | 警報（響鈴）符 |
| \b | 回退符 |
| \f | 換頁符 |
| \n | 換行符 |
| \r | 回車符 |
| \t | 橫向制表符 |
| \v | 縱向制表符 |
| \\ | 反斜杠 |
| \” | 雙引號 |
4.關於printf緩沖
在printf的實現中，在調用write之前先寫入IO緩沖區，這是一個用戶空間的緩沖。系統調用是軟中斷，頻繁調用，需要頻繁陷入內核態，這樣的效率不是很高，而printf實際是向用戶空間的IO緩沖寫，在滿足條件的情況下才會調用write系統調用，減少IO次數，提高效率。
printf在glibc中默認為行緩沖，遇到一下幾種情況會刷新緩沖區，輸出內容：
（1）緩沖區填滿；
（2）寫入的字符中有換行符\n或回車符\r；
（3）調用fflush手動刷新緩沖區；
（4）調用scanf要從輸入緩沖區中讀取數據時，也會將輸出緩沖區內的數據刷新。
可使用setbuf(stdout,NULL)關閉行緩沖，或者setbuf(stdout,uBuff)設置新的緩沖區，uBuff為自己指定的緩沖區。也可以使用setvbuf(stdout,NULL,_IOFBF,0);來改變標准輸出為全緩沖。全緩沖與行緩沖的區別在於遇到換行符不刷新緩沖區。
printf在VC++中默認關閉緩沖區，且只能設置全緩沖。輸出時會及時的輸到屏幕[3]。因為微軟閉源，所以無法研究printf函數的實現源碼。
Linux和Windows下的緩沖區管理可見：C的全緩沖、行緩沖和無緩沖。
5.小結
耗時將近兩天，終於完成了此篇看似基礎，但卻紛繁復雜的printf()用法。由於時間和個人水平有限，文章不足之處在所難免，也請讀者批評指正，不甚感激。
關於本文，個人存在兩個疑問。第一個是C++ Reference中還提到了一個type：%F，目前還沒有發現該type的用處與%f的區別所在，也請知之者留言告知，萬分感謝。第二個是在輸出寬字符串時，發現將printf和wprintf同時使用時，wprintf無法輸出，具體不知原因，這里建議不要同時使用printf和wprintf，以免發生錯誤。知道為何的讀者也請告知，謝謝！
printf和wprintf不能同時輸出寬字符串的示例代碼如下：
#include <stdio.h> #include <wchar.h> #include <locale.h> int main(int argc,char* argv[]){ char test[]="測試Test"; setlocale(LC_ALL,"zh_CN.UTF-8"); wchar_t wtest[]=L"0m~K0m~UTest"; printf("printf:%S\n",wtest); //語句1：可正常輸出"測試Test" wprintf(L"wprintf:%S\n",wtest); //語句2：無任何內容輸出 }上面的代碼中語句1和語句二不能同時存在，否則只能正常輸出第一個。原因尚不清楚，估計和wprintf和printf內部實現有關，也不知道在Windows平台是否也存在這種問題，有興趣的讀者可以嘗試一下。下一篇博文預估將集結全部火力，探討解決這個問題，wprintf的具體用法，字符編碼等相關問題，敬請期待。
參考文獻
[1]淺談C中的wprintf和寬字符顯示
[2]printf.C++ reference
[3]Why does printf not flush after the call unless a newline is in the format string?