深入探索C语言格式化输出

# 深入探索 C 语言格式化输出 ## 1. 引言 在编程中，输入和输出是非常重要的部分。之前的输出往往以最简单的形式呈现到屏幕上，现在我们将深入探讨各种输入输出方式以及更复杂的格式化操作。 ## 2. 格式化输出概述 C 语言的 `printf()` 函数提供了丰富的格式化选项，可对整数（有符号和无符号）、浮点数、字符和字符串进行多种方式的格式化。下面将通过一系列示例来详细介绍。 ### 2.1 技术要求 继续使用之前选择的工具，源代码可在 [此处](https://github.com/PacktPublishing/Learn-C-Programming) 找到。 ### 2.2 回顾 `printf()` 之前使用 `printf()` 进行输出时，格式化较为简单。实际上，它为无符号整数、指针、有符号整数、浮点数、字符和字符串提供了丰富的格式说明符。 ### 2.3 理解格式说明符的通用形式 格式说明符通常以 `%` 开头，按顺序包含以下元素： - **零个或多个标志字符**： - `-`：左对齐，缺省时为右对齐。 - `+`：显示正负号；空格：仅显示负号。 - `0`：零填充。 - `#`：特定格式变体，取决于转换类型。 - **可选的最小字段宽度**：以十进制整数常量表示。 - **可选的精度说明**：以 `.` 开头，可选地后跟十进制整数常量。 - **可选的大小修饰符**： - 长或长长：`l`、`ll` 或 `L`。 - 短或字节：`h` 或 `hh`。 - 特定类型：`j`、`z` 或 `t`。 - **转换操作**：单个字符，如 `d`、`i`、`o`、`u`、`x`、`X`、`n`、`p`、`a`、`A`、`e`、`E`、`f`、`F`、`g`、`G`、`c`、`s`、`%`。 例如，`%-#012.4hd` 格式说明符将有符号整数转换为短整数，左对齐，用零填充 12 个字符的字段，精度为 4 位小数。 ## 3. 无符号整数的格式说明符 ### 3.1 示例程序 `unsignedInt.c` ```c #include <stdio.h> int main( void ) { int smallInt = 12; int largeInt = (1024*1024*3)+(1024*2)+512+128+64+32+16+8+4+2+1; int negativeInt = -smallInt; unsigned anUnsigned = 130; // 其他代码片段将放在这里 } ``` ### 3.2 不同进制下的无符号整数 ```c printf( " Unsigned Printf \n" ); printf( " Base Base-8 Base-10 Base-16 BASE-16\n" ); printf( " Name octal unsigned hexadeximal HEXIDECIMAL\n" ); printf( " Specifier %%12o %%12u %%12x %%12X \n" ); printf( " [%12o] [%12u] [%12x] [%12X]\n" , smallInt , smallInt , smallInt , smallInt ); printf( " [%12o] [%12u] [%12x] [%12X]\n\n" , largeInt , largeInt , largeInt , largeInt ); printf( " [%12o] [%12u] [%12x] [%12X]\n\n" , anUnsigned , anUnsigned , anUnsigned , anUnsigned ); ``` 使用 `#` 标志的代码片段： ```c printf( " Specifier %%#o %%#u %%#x %%#X\n"); printf( " [%#12o] [%12u] [%#12x] [%#12X]\n" , smallInt , smallInt , smallInt , smallInt ); printf( " [%#12o] [%12u] [%#12x] [%#12X]\n" , largeInt , largeInt , largeInt , largeInt ); printf( " [%#12o] [%12u] [%#12x] [%#12X]\n\n" , anUnsigned , anUnsigned , anUnsigned , anUnsigned ); ``` 这里可以看到八进制数前有 `0`，十六进制数前有 `0x` 或 `0X`。 ### 3.3 将负数视为无符号整数 ```c printf( " Negative Numbers as Unsigned:\n" ); printf( " -0 [%12o] [%12u] [%12x] [%12X]\n" , -0 , -0 , -0 , -0 ); printf( " -1 [%12o] [%12u] [%12x] [%12X]\n" , -1 , -1 , -1 , -1 ); printf( " -2 [%12o] [%12u] [%12x] [%12X]\n" , -2 , -2 , -2 , -2 ); printf( " -12 [%12o] [%12u] [%12x] [%12X]\n\n" , negativeInt , negativeInt , negativeInt , negativeInt ); ``` 负数在计算机系统中采用补码表示，`printf()` 会根据指定的类型转换对给定值的位模式进行格式化。 ### 3.4 不同进制下 2 和 9 的幂 ```c printf( "Powers of 2: 2^0, 2^2, 2^4, 2^6, 2^8 , 2^10\n" ); int k = 1; for( int i = 0 ; i < 6 ; i++ , k<<=2 ) { printf( " [%#12o] [%12u] [%#12x] [%#12X]\n" , k , k , k , k ); } printf( "\nPowers of 9: 9^1, 9^2, 9^3, 9^4\n" ); printf( " Specifier %%12o %%12u %%12x %%12X \n" ); k = 9; for( int i = 0 ; i < 5 ; i++ , k*=9 ) { printf( " [%#12o] [%12u] [%#12x] [%#12X]\n" , k , k , k , k ); } ``` 此代码有助于理解八进制和十六进制计数，其中十六进制更为常用。 ### 3.5 打印指针值 ```c printf( "\nPointer Output\n" ); printf( " %%p [%p] pointer\n" , &smallInt ); printf( " %%#lx [%#lx] using hex\n\n" , (unsigned long)&smallInt ); ``` `p` 类型转换更简单安全，而 `#lx` 需要将指针地址强制转换为无符号长整型。 ## 4. 有符号整数的格式说明符 ### 4.1 示例程序 `signedInt.c` ```c #include <stdio.h> int main( void ) { int smallInt = 12; int largeInt = 0x7fffffff; // int32 max int negativeInt = -smallInt; unsigned anUnsigned = 130; long long int reallyLargeInt = 0x7fffffffffffffff; // int64 max // 其他代码片段将放在这里 } ``` ### 4.2 有符号整数的字段宽度、精度、对齐和零填充 ```c printf( " Signed Printf \n" ); printf( " Name right left zero right left\n" ); printf( " aligned aligned filled minimum minimum whatever\n" ); printf( " Specif ```