如何使用 printf 來格式化輸出
當(dāng)我開始學(xué)習(xí) Unix 時，我很早就接觸到了 echo 命令。同樣，我最初的 Python 課程也涉及到了 print 函數(shù)。再想起學(xué)習(xí) C++ 和 Java 時學(xué)到 cout 和 systemout。似乎每種語言都驕傲地宣稱擁有一種方便的單行輸出方法，并生怕這種方式要過時一樣宣傳它。
但是當(dāng)我翻開中級教程的第一頁后，我遇到了 printf，一個晦澀難懂的、神秘莫測的，又出奇靈活的函數(shù)。本文一反向初學(xué)者隱藏 printf 這個令人費解的傳統(tǒng)，旨在介紹這個不起眼的 printf 函數(shù)，并解釋如何在幾乎所有語言中使用它。
printf 簡史
術(shù)語 printf 代表“格式化打印print formatted”，它可能最早出現(xiàn) Algol 68 編程語言中。自從它被納入到 C 語言后，printf 已經(jīng)在 C++、Java、Bash、PHP 中一次次重新實現(xiàn)，并且很可能在你最喜歡的 “后 C” 語言中再次出現(xiàn)。
顯然，它很受歡迎，但很多人認(rèn)為它的語法很復(fù)雜，尤其是與 echo 或 print 或 cout 等替代的函數(shù)相比尤為明顯。例如，這是在 Bash 中的一個簡單的 echo 語句：
- $ echo hello
- hello
- $
這是在 Bash 中使用 printf 得到同樣結(jié)果：
- $ printf "%s\n" hello
- hello
- $
但是所增加的復(fù)雜性反而讓你擁有很多功能，這是為什么 printf 值得學(xué)習(xí)的確切原因。
printf 輸出
在 printf 背后的基本思想是：它能夠基于與內(nèi)容分離的樣式信息來格式化輸出。例如，這里是 printf 認(rèn)可的視作特殊字符的特定序列集合。你喜歡的語言可能會有或多或少的序列，但是通常包含：
- \n: 新行
- \r: 回車換行
- \t: 水平制表符
- \NNN: 一個包含一個到三個數(shù)字，使用八進(jìn)制值表示的特殊字節(jié)
例如：
- $ printf "\t\123\105\124\110\n"
- SETH
- $
在這個 Bash 示例中， printf 渲染一個制表符后，然后是分配給四個八進(jìn)制值字符串的 ASCII 字符，并以一個生成一個新行(\n)的控制序列結(jié)束。
如果同樣使用 echo 來輸出會產(chǎn)生更多的字符：
- $ printf "\t\123\105\124\110\n"
- \t\123\105\124\110\n
- $
使用 Python 的 print 函數(shù)來完成同樣的任務(wù)，你會發(fā)現(xiàn) Python 的 print 命令比你想象的要強大：
- >>> print("\t\123\n")
- S
- >>>
顯然，Python 的 print 包含傳統(tǒng)的 printf 特性以及簡單的 echo 或 cout 的特性。
不過，這些示例包括的只是文字字符，盡管在某些情況下它們也很有用，但它們可能是 printf 最不重要的部分。printf 的真正的威力在于格式化說明。
使用 printf 格式化輸出
格式化說明符是以一個百分號(%)開頭的字符。
常見的格式化說明符包括：
- %s: 字符串
- %d: 數(shù)字
- %f: 浮點數(shù)字
- %o: 一個八進(jìn)制的數(shù)字
這些格式化說明符是 printf 語句的占位符，你可以使用一個在其它地方提供的值來替換你的 printf 語句中的占位符。這些值在哪里提供取決于你使用的語言和它的語法，這里有一個簡單的 Java 例子：
- string var="hello\n";
- system.out.printf("%s", var);
把這個代碼包裹在適當(dāng)?shù)臉影逦募?，在?zhí)行后，將呈現(xiàn)：
- $ ./example
- hello
- $
但是，當(dāng)一個變量的內(nèi)容更改時，有意思的地方就來了。假設(shè)你想基于不斷增加的數(shù)字來更新輸出：
- #include <stdio.h>
- int main() {
- int var=0;
- while ( var < 100) {
- var++;
- printf("Processing is %d% finished.\n", var);
- }
- return 0;
- }
編譯并運行：
- Processing is 1% finished.
- [...]
- Processing is 100% finished.
注意，在代碼中的兩個 % 將被解析為一個打印出來的 % 符號。
使用 printf 限制小數(shù)位數(shù)
數(shù)字也可以是很復(fù)雜，printf 提供很多格式化選項。你可以對浮點數(shù)使用 %f 限制打印出多少個小數(shù)位。通過把一個點(.)和一個限制的數(shù)放置在百分符號和 f 之間, 你可以告訴 printf 打印多少位小數(shù)。這是一個簡單的用 Bash 寫的簡練示例：
- $ printf "%.2f\n" 3.141519
- 3.14
- $
類似的語法也適用于其它的語言。這里是一個 C 語言的示例：
- #include <math.h>
- #include <stdio.h>
- int main() {
- fprintf(stdout, "%.2f\n", 4 * atan(1.0));
- return 0;
- }
對于三位小數(shù)，使用 .3f ，依次類推。
使用 printf 來在數(shù)字上添加逗號
因為位數(shù)大的數(shù)字很難解讀，所以通常使用一個逗號來斷開大的數(shù)字。你可以在百分號和 d 之間放置一個撇號(')，讓 printf 根據(jù)需要添加逗號：
- $ printf "%'d\n" 1024
- 1,024
- $ printf "%'d\n" 1024601
- 1,024,601
- $
使用 printf 來添加前綴零
printf 的另一個常用的用法是對文件名稱中的數(shù)字強制實行一種特定的格式。例如，如果你在一臺計算機上有 10 個按順序排列的文件，計算機可能會把 10.jpg 排在 1.jpg 之前，這可能不是你的本意。當(dāng)你以編程的方式寫一個到文件時，你可以使用 printf 來用前綴為 0 的字符形成文件名稱。這是一個簡單的用 Bash 寫的簡練示例：
- $ printf "%03d.jpg\n" {1..10}
- 001.jpg
- 002.jpg
- [...]
- 010.jpg
注意：每個數(shù)字最多使用 3 位數(shù)字。
使用 printf
正如這些 printf 示例所顯示，包括控制字符，尤其是 \n ，可能會冗長，并且語法相對復(fù)雜。這就是為什么開發(fā)像 echo 和 cout 之類的快捷方式的原因。不過，如果你時不時地使用 printf ，你就會習(xí)慣于這種語法，并且它也會變成你的習(xí)慣。我不認(rèn)為 printf 有任何理由成為你在日?；顒又写蛴r的首選，但是它是一個很好的工具，當(dāng)你需要它時，它不會拖累你。
花一些時間學(xué)習(xí)你所選擇語言中的 printf，并且當(dāng)你需要時就使用它。它是一個強有力的工具，你不會后悔隨時可用的工具。
