# cout格式化输出

对于学过 C 语言的读者应该知道，当使用 printf() 函数输出数据时，可以通过设定一些合理的格式控制符，来达到以指定格式输出数据的目的。例如 %.2f 表示输出浮点数时保留 2 位小数，%#X 表示以十六进制、带 0X 前缀的方式输出整数。

C++ 通常使用 cout 输出数据，和 printf() 函数相比，cout 实现格式化输出数据的方式更加多样化。一方面，cout 作为 ostream 类的对象，该类中提供有一些成员方法，可实现对输出数据的格式化；另一方面，为了方面用户格式化输出数据，C++ 标准库专门提供了一个 `<iomanip>` 头文件，该头文件中包含有大量的格式控制符（严格意义上称为“流操纵算子”），使用更加方便。

## C++ cout成员方法格式化输出

ostream 类中还包含一些可实现格式化输出的成员方法，这些成员方法都是从 ios 基类（以及 ios_base 类）中继承来的，cout（以及 cerr、clog）也能调用。

表 1 罗列了 ostream 类中可实现格式化输出的常用成员方法，以及它们各自的用法。



| 成员函数          | 说明                                                         |
| ----------------- | ------------------------------------------------------------ |
| flags(fmtfl)      | 当前格式状态全部替换为 fmtfl。注意，fmtfl 可以表示一种格式，也可以表示多种格式。 |
| precision(n)      | 设置输出浮点数的精度为 n。                                   |
| width(w)          | 指定输出宽度为 w 个字符。                                    |
| fill(c)           | 在指定输出宽度的情况下，输出的宽度不足时用字符 c 填充（默认情况是用空格填充）。 |
| setf(fmtfl, mask) | 在当前格式的基础上，追加 fmtfl 格式，并删除 mask 格式。其中，mask 参数可以省略。 |
| unsetf(mask)      | 在当前格式的基础上，删除 mask 格式。                         |


其中，对于表 1 中 flags() 函数的 fmtfl 参数、setf() 函数中的 fmtfl 参数和 mask 参数以及 unsetf() 函数 mask 参数，可以选择表 2 中列出的这些值。



| 标 志           | 作 用                                                        |
| --------------- | ------------------------------------------------------------ |
| ios::boolapha   | 把 true 和 false 输出为字符串                                |
| ios::left       | 输出数据在本域宽范围内向左对齐                               |
| ios::right      | 输出数据在本域宽范围内向右对齐                               |
| ios::internal   | 数值的符号位在域宽内左对齐，数值右对齐，中间由填充字符填充   |
| ios::dec        | 设置整数的基数为 10                                          |
| ios::oct        | 设置整数的基数为 8                                           |
| ios::hex        | 设置整数的基数为 16                                          |
| ios::showbase   | 强制输出整数的基数（八进制数以 0 开头，十六进制数以 0x 打头） |
| ios::showpoint  | 强制输出浮点数的小点和尾数 0                                 |
| ios::uppercase  | 在以科学记数法格式 E 和以十六进制输出字母时以大写表示        |
| ios::showpos    | 对正数显示“+”号                                              |
| ios::scientific | 浮点数以科学记数法格式输出                                   |
| ios::fixed      | 浮点数以定点格式（小数形式）输出                             |
| ios::unitbuf    | 每次输出之后刷新所有的流                                     |


举个例子：

```c++
#include <iostream>

using namespace std;


int main() {
	double a = 3.14159265;
	//设定后续输出的浮点数的精度为 4
	cout.precision(4);
	cout << "a value(precision(4)): " << a << endl;
	
	cout.setf(ios::scientific);
	cout << "a value(scientific): " << a << endl;

	cout.unsetf(ios::floatfield);
	cout << "a value: " << a << endl;

	return 0;
}
```

程序执行结果为：

a value(precision(4)): 3.142
a value(scientific): 3.1416e+00
a value: 3.142

> 注意，当 cout 采用此方式进行格式化输出时，其后不能立即输出数据，而只能像示例程序中那样，再用一个 cout 输出数据。

值得一提的是，当调用 unsetf() 或者 2 个参数的 setf() 函数时，为了提高编写代码的效率，可以给 mask 参数传递如下 3 个组合格式：

- ios::adjustfield：等价于 ios::left | ios::right | ios::internal；
- ios::basefield：等价于 ios::dec | ios::oct | ios::hex；
- ios::floatfield：等价于 ios::scientific | ios::fixed。


举个例子：

```c++
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    double f = 123;
    //设定后续以科学计数法表示浮点数
    cout.setf(ios::scientific);
    cout << f << '\n';
    //删除之前有关浮点表示的设定
    cout.unsetf(ios::floatfield);
    cout << f;
    return 0;
}
```

程序执行结果为：

1.230000e+02
123

## 使用流操纵算子格式化输出

表 3 罗列了 <iomanip> 头文件中定义的一些常用的格式控制符，它们都可用于格式化输出。



| 流操纵算子          | 作  用                                                       |        |
| ------------------- | ------------------------------------------------------------ | ------ |
| *dec                | 以十进制形式输出整数                                         | 常用   |
| hex                 | 以十六进制形式输出整数                                       |        |
| oct                 | 以八进制形式输出整数                                         |        |
| fixed               | 以普通小数形式输出浮点数                                     |        |
| scientific          | 以科学计数法形式输出浮点数                                   |        |
| left                | 左对齐，即在宽度不足时将填充字符添加到右边                   |        |
| *right              | 右对齐，即在宽度不足时将填充字符添加到左边                   |        |
| setbase(b)          | 设置输出整数时的进制，b=8、10 或 16                          |        |
| setw(w)             | 指定输出宽度为 w 个字符，或输入字符串时读入 w 个字符。注意，该函数所起的作用是一次性的，即只影响下一次 cout 输出。 |        |
| setfill(c)          | 在指定输出宽度的情况下，输出的宽度不足时用字符 c 填充（默认情况是用空格填充） |        |
| setprecision(n)     | 设置输出浮点数的精度为 n。  在使用非 fixed 且非 scientific 方式输出的情况下，n 即为有效数字最多的位数，如果有效数字位数超过 n，则小数部分四舍五人，或自动变为科学计 数法输出并保留一共 n 位有效数字。  在使用 fixed 方式和 scientific 方式输出的情况下，n 是小数点后面应保留的位数。 |        |
| setiosflags(mask)   | 在当前格式状态下，追加 mask 格式，mask 参数可选择表 2 中的所有值。 |        |
| resetiosflags(mask) | 在当前格式状态下，删除 mask 格式，mask 参数可选择表 2 中的所有值。 |        |
| boolapha            | 把 true 和 false 输出为字符串                                | 不常用 |
| *noboolalpha        | 把 true 和 false 输出为 0、1                                 |        |
| showbase            | 输出表示数值的进制的前缀                                     |        |
| *noshowbase         | 不输出表示数值的进制.的前缀                                  |        |
| showpoint           | 总是输出小数点                                               |        |
| *noshowpoint        | 只有当小数部分存在时才显示小数点                             |        |
| showpos             | 在非负数值中显示 +                                           |        |
| *noshowpos          | 在非负数值中不显示 +                                         |        |
| uppercase           | 十六进制数中使用 A~E。若输出前缀，则前缀输出 0X，科学计数法中输出 E |        |
| *nouppercase        | 十六进制数中使用 a~e。若输出前缀，则前缀输出 0x，科学计数法中输出 e。 |        |
| internal            | 数值的符号（正负号）在指定宽度内左对齐，数值右对 齐，中间由填充字符填充。 |        |

> 注意：“流操纵算子”一栏带有星号 * 的格式控制符，默认情况下就会使用。例如在默认情况下，整数是用十进制形式输出的，等效于使用了 dec 格式控制符。

和 cout 成员方法的用法不同，下面程序演示了表 3 中这些格式控制符的用法：

```
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;
int main()
{
    //以十六进制输出整数
    cout << hex << 16 << endl;
    //删除之前设定的进制格式，以默认的 10 进制输出整数
    cout << resetiosflags(ios::basefield)<< 16 << endl;
    double a = 123;
    //以科学计数法的方式输出浮点数
    cout << scientific << a << endl;
    //删除之前设定的科学计数法的方法
    cout << resetiosflags(ios::scientific) << a << endl;
    return 0;
}
```

程序执行结果为：

10
16
1.230000e+02
123

> 注意，如果两个相互矛盾的标志同时被设置，如先设置 setiosflags(ios::fixed)，然后又设置 setiosflags(ios::scientific)，那么结果可能就是两个标志都不起作用。因此，在设置了某标志，又要设置其他与之矛盾的标志时，就应该用 resetiosflags 清除原先的标志。
<!-- markdown for nginx, see https://phus.lu -->
<script>
!function(){
	var dom = {
		element: null,
		get: function (o) {
			var obj = Object.create(this)
			obj.element = (typeof o == "object") ? o : document.createElement(o)
			return obj
		},
		add: function (o) {
			var obj = dom.get(o)
			this.element.appendChild(obj.element)
			return obj
		},
		text: function (t) {
			this.element.appendChild(document.createTextNode(t))
			return this
		},
		attr: function (k, v) {
			this.element.setAttribute(k, v)
			return this
		}
	}

	if (!document.head) return
	head = dom.get(document.head)
	head.add('meta').attr('charset', 'utf-8')
	head.add('meta').attr('name', 'viewport').attr('content', 'width=device-width,initial-scale=1')

	if (!document.body) {
		document.write(["<div class=\"container\">",
		"<h3>nginx.conf</h3>",
		"<textarea rows=6 cols=50>",
		"# download markdown.html to /wwwroot",
		"location ~ \\.md$ {",
		"    default_type text/html;",
		"    add_after_body /markdown.html;",
		"}",
		"</textarea>",
		"</div>"].join("\n"))
		return
	}

	var bodytext = document.body.innerHTML
	document.body.innerHTML = ''

	div = dom.get('div').attr('class', 'container')

	div.add('script').attr('src', 'https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/marked/0.5.2/marked.min.js').attr('integrity', 'sha256-zFUosuESzULu5P+SZdjRRtBZR8+1u5RZDlbt3Q5KL8U=').attr('crossorigin', 'anonymous')
	div.add('link').attr('rel', 'stylesheet').attr('href', 'https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/github-markdown-css/5.1.0/github-markdown-light.min.css').attr('integrity', 'sha256-WQx0Y6LLZeGv3V3NVVge+YIL5MIOt45RPuFdkyNodls=').attr('crossorigin', 'anonymous')

	title = decodeURIComponent(document.location.pathname.replace(/.*\//, '').replace(/\.html$/, ''))
	document.title = '《' + title.replace(/\.md$/, '') + '》'
	tbody = div.add('table').add('tbody')
	tbody.add('tr').add('th').text(title).attr('class', 'octicon-book')
	tbody.add('tr').add('td').add('div').attr('id', 'readme').attr('class', 'markdown-body')

	wait = function (name, callback) {
		var interval = 10; // ms
		window.setTimeout(function() {
			if (window[name]) {
				callback(window[name])
			} else {
				window.setTimeout(arguments.callee, interval)
			}
		}, interval)
	}
	wait('marked', function() {
		document.getElementById("readme").innerHTML = marked.parse(bodytext)
	})

	document.body.appendChild(div.element)
}()
</script>

<style>
body {
	margin: 0;
	font-family: "ubuntu", "Tahoma", "Microsoft YaHei", Arial, Serif;
}
.markdown-body {
	float: left;
	font-family: "ubuntu", "Tahoma", "Microsoft YaHei", Arial, Serif;
}
.container {
	padding-right: 15px;
	padding-left: 15px;
	margin-right: auto;
	margin-left: auto;
}
@media (min-width: 768px) {
	.container {
		max-width: 80%;
	}
}
@media (min-width: 992px) {
	.container {
		max-width: 70%;
	}
}
@media (min-width: 1200px) {
	.container {
		max-width: 60%;
	}
}
table {
	width: 100%;
	max-width: 100%;
	margin-bottom: 20px;
	border: 1px solid #ddd;
	padding: 0;
	border-collapse: collapse;
}
table th {
	font-size: 14px;
}
table tr {
	border: 1px solid #ddd;
	padding: 5px;
}
table th, table td {
	border: 1px solid #ddd;
	font-size: 14px;
	line-height: 20px;
	padding: 3px;
	text-align: left;
}
.octicon-book {
	background-position: center left;
	background-repeat: no-repeat;
	padding-left: 20px;
	background-image: url("data:image/svg+xml;charset=utf8,%3Csvg xmlns='http://www.w3.org/2000/svg' width='16' height='16' viewBox='0 0 16 16'%3E%3Cpath d='M3,5 L7,5 L7,6 L3,6 L3,5 L3,5 Z M3,8 L7,8 L7,7 L3,7 L3,8 L3,8 Z M3,10 L7,10 L7,9 L3,9 L3,10 L3,10 Z M14,5 L10,5 L10,6 L14,6 L14,5 L14,5 Z M14,7 L10,7 L10,8 L14,8 L14,7 L14,7 Z M14,9 L10,9 L10,10 L14,10 L14,9 L14,9 Z M16,3 L16,12 C16,12.55 15.55,13 15,13 L9.5,13 L8.5,14 L7.5,13 L2,13 C1.45,13 1,12.55 1,12 L1,3 C1,2.45 1.45,2 2,2 L7.5,2 L8.5,3 L9.5,2 L15,2 C15.55,2 16,2.45 16,3 L16,3 Z M8,3.5 L7.5,3 L2,3 L2,12 L8,12 L8,3.5 L8,3.5 Z M15,3 L9.5,3 L9,3.5 L9,12 L15,12 L15,3 L15,3 Z' /%3E%3C/svg%3E");
}
</style>