书写十四行诗的精髓——C语言printf格式化输出语句

枫亭湖区

发布于 2025-11-13 09:05:54

文章被收录于专栏：C语言与数据结构算法C语言与数据结构算法

printf格式化输出

前言

且看上面的诗歌水墨画,画中的诗词以一定的格式排版在山水画的上方,与山水融为一体 这便是格式化排版带来的效果,我们也可以将这个方法应用于我们的代码输出中,使我们输出的代码更加整齐规律

printf格式化输出

printf是C标准库中最核心的输出函数，其格式化功能极其丰富。

下面将分别从八个维度讲解

(1)printf 格式说明符完整表格

整数类格式说明符

格式符	说明	对应数据类型	示例
%d	有符号十进制整数	int	printf("%d", 42)
%i	有符号十进制整数(同%d)	int	printf("%i", 42)
%u	无符号十进制整数	unsigned int	printf("%u", 42u)
%o	无符号八进制整数	unsigned int	printf("%o", 42)
%x	无符号十六进制(小写)	unsigned int	printf("%x", 255)→"ff"
%X	无符号十六进制(大写)	unsigned int	printf("%X", 255)→"FF"
%hd	短整型十进制	short	printf("%hd", (short)42)
%ld	长整型十进制	long	printf("%ld", 42L)
%lld	长长整型十进制	long long	printf("%lld", 42LL)
%zu	size_t类型无符号十进制	size_t	printf("%zu", sizeof(int))

浮点类格式说明符

格式符	说明	对应数据类型	示例
%f	十进制小数表示	float/double	printf("%f", 3.14)
%F	同%f但INF/NAN大写	float/double	printf("%F", INFINITY)→"INF"
%e	科学计数法(小写e)	float/double	printf("%e", 314.0)→"3.140000e+02"
%E	科学计数法(大写E)	float/double	printf("%E", 314.0)→"3.140000E+02"
%g	自动选择%f或%e(更紧凑)	float/double	printf("%g", 3.14000)→"3.14"
%G	自动选择%F或%E(大写)	float/double	printf("%G", 314.0)→"314"
%a	十六进制浮点(小写)	float/double(C99)	printf("%a", 3.14)→"0x1.91eb86p+1"
%A	十六进制浮点(大写)	float/double(C99)	printf("%A", 3.14)→"0X1.91EB86P+1"

字符类格式说明符

格式符	说明	对应数据类型	示例
%c	单个字符	char	printf("%c", 'A')
%lc	宽字符	wchar_t	printf("%lc", L'中')
%s	字符串	char*	printf("%s", "hello")
%ls	宽字符串	wchar_t*	printf("%ls", L"中文")

指针类格式说明符

格式符	说明	对应数据类型	示例
%p	指针地址(十六进制)	void*	printf("%p", &var)→"0x7ffeeb39a82c"
%n	存储已写字符数	int*	int cnt; printf("123%n", &cnt);→cnt=3

(2)printf 宽度(width)控制

(2.1)静态指定

printf("%10d", 123);  // "       123"

(2.2)动态指定：

动态指定宽度(width)的语法

printf("%*[其他格式]", width_value, data);

作为占位符，表示宽度值将从参数列表中获取
参数顺序：宽度值必须直接出现在要格式化的数据之前

代码示例:

int w = 8;
printf("%*d", w, 123); // "     123"

(2.3)最小宽度规则：

实际宽度 > 指定宽度：按实际输出
实际宽度 < 指定宽度：默认右对齐填充空格

简单来讲就是在 C 语言的 printf 格式化输出中，宽度(width) 用于控制输出的最小占位宽度。其核心规则是：当数据实际宽度 ≥ 指定宽度时，按实际宽度输出；当数据实际宽度 < 指定宽度时，按指定宽度填充。

(3)标志位flags讲解

标志	作用	示例	输出示例	适用格式说明符
-	左对齐	%-10s	"Hello "	所有数值和字符串格式
+	强制显示正负号	%+d	"+123"	有符号数值(d,i,f等)
空格	正数前保留空格	% d	" 123"	有符号数值
#	显示进制前缀	%#x	"0x7b"	o,x,X,a,A,f,F,e,E,g,G
0	用零填充数字宽度	%08d	"00000123"	所有数值格式

补充说明：

组合使用：可以组合多个标志，如 %+-10d 表示左对齐、显示符号、宽度10
优先级：0 和 - 同时存在时，- 会覆盖 0（如 %-08d 会按左对齐用空格填充）
特殊行为：
- # 在浮点数中会强制输出小数点（即使没有小数部分）
- # 在 g/G 格式中会保留尾随的零
不适用情况：
- + 和空格对无符号数(u,o,x)无效
- 0 对字符串(s)无效

(4)精度(precision)控制

(4.1)整数

printf("%.5d", 123); // "00123"（前导零）

(4.2)浮点数

printf("%.2f", 3.14159); // "3.14"

(4.3)字符串

printf("%.5s", "HelloWorld"); // "Hello"

(4.4)动态精度

int p = 3;
printf("%.*f", p, 3.14159); // "3.142"

(5)长度修饰符(length)

修饰符	适用类型	说明	示例	输出示例（假设值为42）
hh	char	有符号字符型	printf("%hhd", c)	42
h	short	短整型	printf("%hd", s)	42
l	long	长整型	printf("%ld", l)	42
ll	long long	长长整型	printf("%lld", ll)	42
L	long double	长双精度浮点	printf("%Lf", ld)	42.000000
z	size_t	大小类型（无符号）	printf("%zu", sz)	42
t	ptrdiff_t	指针差值类型	printf("%td", pt)	42
j	intmax_t	最大宽度整数类型	printf("%jd", j)	42

使用说明：

组合规则：

必须与格式说明符正确匹配（如%ld对应long，%lf对应double）
L专用于long double（如%Lf）

平台差异：

// 32位系统：long=4字节，64位系统：long=8字节
printf("%ld", sizeof(long));

(6)特殊格式说明

(6.1)打印%本身：

printf("%%"); // "%"

(6.2)本地化千位分隔符：

printf("%'d", 1234567); // "1,234,567"（依赖locale）

(7)类型转换总结表

格式说明符	合法输入类型	非法输入类型	风险等级	典型错误示例
%d	int, char, short	float, long	高	printf("%d", 3.14f);
%ld	long	int, double	中	printf("%ld", 42);
%lld	long long	int, float	高	printf("%lld", 100);
%u	unsigned int	float, 指针	高	printf("%u", -1);
%f	double, float	int, long	高	printf("%f", 42);
%Lf	long double	double, int	高	printf("%Lf", 3.14);
%p	任何指针类型	非指针类型	高	printf("%p", 123);
%s	char* (NUL结尾)	int, float	崩溃风险	printf("%s", 0x1234);
%c	int (0-255), char	float, char*	中	printf("%c", "A");
%x/%X	unsigned int	有符号整数	中	printf("%x", -1);

风险等级说明：

高：必然导致未定义行为（数据错乱/程序崩溃）
中：可能引发逻辑错误但不一定崩溃
崩溃风险：极大概率导致段错误(segmentation fault)

安全建议：

使用静态分析工具检查格式字符串：

gcc -Wformat -Wformat-security

(8)参数重用

(8.1)参数重用的基本语法

在格式字符串中使用 %n$ 指定参数位置（n从1开始）：

printf("%2$d %1$d", a, b);  // 先输出b，再输出a

(8.2)关键特性

特性	说明	示例	输出示例（假设参数为"Hello", 123）
位置指定	通过%n$指定参数位置（n从1开始）	printf("%2$s %1$d", 123, "Hello")	"Hello 123"
混合使用	可与普通格式说明符混合使用	printf("%s %2$d", "Num:", 42)	"Num: 42"
重复使用	单个参数可被多次引用	printf("%1$s %1$s", "Hi")	"Hi Hi"
动态宽度	结合*实现动态宽度/精度	printf("%1$*2$d", 5, 8)	" 5"（宽度8）
顺序重置	使用%n$后后续参数需重新编号	printf("%2$d %d", 1, 2)	"2 1"（第二个%d复用第1个参数）