兩種格式化字符串方法
眾所周知，C++的std::string功能殘缺，各種功能都沒有，比如格式化字符串功能。
在python3中，支持兩種格式化字符串的方法，一種是C風(fēng)格，格式化的部分用%開頭，%后面的對應(yīng)具體類型（比如%s對應(yīng)字符串%d對應(yīng)整型），另一種則是類型無關(guān)的風(fēng)格，{0}對應(yīng)第1個(gè)參數(shù)，{1}對應(yīng)第2個(gè)參數(shù)。
>>> "{0}'s age is {1}".format("赤紅", 11)
"赤紅's age is 11"
>>> "%s's age is %d" % ("赤紅", 11)
"赤紅's age is 11"
而在C++中則只能借用C函數(shù)，用snprintf來格式化一片緩沖區(qū)
#define BUFFSIZE 512
char buf[BUFFSIZE];
snprintf(buf, BUFFSIZE, "%s's age is %d\n", "赤紅", 11);
亦或者用類型無關(guān)的流運(yùn)算符
std::ostringstream os;
os << "赤紅" << "'s age is " << 11 << "\n";
std::string s = os.str();
暫且不談效率問題，這種用<<拼接多個(gè)不同類型對象的做法代碼量較大，而且在控制具體輸出格式時(shí)更為麻煩，比如控制數(shù)字所占位數(shù)，或者小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)。至少繁雜得讓我總是記不起來，寧可使用C風(fēng)格snprintf來控制。比如
double d = 3.1415926;
snprintf(buf, BUFFSIZE, "圓周率: %-8.3lf是祖沖之發(fā)現(xiàn)的\n", d);
$ ./a.out
圓周率: 3.142 是祖沖之發(fā)現(xiàn)的
通過%-8.3lf將lf(long float即double)類型的浮點(diǎn)數(shù)設(shè)置占位數(shù)為8，設(shè)置小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)為3，負(fù)號(hào)表示左對齊，這種表示方法非常簡單緊湊。
至于用C++的iomanip頭文件實(shí)現(xiàn)，我還花了點(diǎn)時(shí)間查文檔。
double d = 3.1415926;
os << "圓周率: " << std::setw(8) << std::fixed
<< std::setprecision(3) << std::left
<< d << "是祖沖之發(fā)現(xiàn)的\n";
除了代碼如此之長以及有可能漏掉std::fixed外，還有問題在于setprecision已經(jīng)改變了默認(rèn)設(shè)置，也就是說，如果再os <<傳入一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)，保留的小數(shù)點(diǎn)位數(shù)仍然是3位。
也許有人說，這種好處在于setprecision和setw接收的可以是一個(gè)變量而非常量。實(shí)際上snprintf一樣可以做到。
double d = 3.1415926;
int n1 = 8, n2 = 3;
snprintf(buf, BUFFSIZE, "圓周率: %-*.*lf是祖沖之發(fā)現(xiàn)的\n", n1, n2, d);
C++包裝snprintf生成格式化的std::string對象
在APUE UNP TLPI這幾本講Linux下C編程的書中，都自己寫了錯(cuò)誤處理庫來包裝snprintf產(chǎn)生格式化的輸出，以免每次重復(fù)定義緩沖區(qū)/調(diào)用snprintf等等。
這樣的做法有個(gè)缺陷就是緩沖區(qū)（字符數(shù)組）長度有限制，當(dāng)然一般而言buffer size定義得足夠大的話是足夠的，畢竟打印太長的格式化字符串不如多調(diào)用幾次函數(shù)。
另一方面，由于這些函數(shù)僅僅是打印信息，尤其是經(jīng)常打印信息后直接退出程序。所以不會(huì)返回錯(cuò)誤字符串。如果在C++中想要把錯(cuò)誤信息作為異常傳給上一層處理，這些函數(shù)是不夠的。因此需要簡單修改下。
inline std::string format_string(const char* format, va_list args) {
constexpr size_t oldlen = BUFSIZ;
char buffer[oldlen]; // 默認(rèn)棧上的緩沖區(qū)
va_list argscopy;
va_copy(argscopy, args);
size_t newlen = vsnprintf(&buffer[0], oldlen, format, args) + 1;
newlen++; // 算上終止符'\0'
if (newlen > oldlen) { // 默認(rèn)緩沖區(qū)不夠大，從堆上分配
std::vector<char> newbuffer(newlen);
vsnprintf(newbuffer.data(), newlen, format, argscopy);
return newbuffer.data();
}
return buffer;
}
inline std::string format_string(const char* format, ...) {
va_list args;
va_start(args, format);
auto s = format_string(format, args);
va_end(args);
return s;
}
這是模仿UNP的實(shí)現(xiàn)，定義形參為va_list和...的兩個(gè)版本，其中接受va_list的版本還可為其它函數(shù)所用。因?yàn)镃風(fēng)格的可變參數(shù)列表...不能作為參數(shù)傳遞。另一點(diǎn)，va_list類型也不一定有拷貝構(gòu)造函數(shù)，因此得用va_copy來拷貝一份va_list，以供第二次使用。
C++11新增了可變模板參數(shù)特性，使得上述代碼可以得到簡化
template <typename ...Args>
inline std::string format_string(const char* format, Args... args) {
constexpr size_t oldlen = BUFSIZ;
char buffer[oldlen]; // 默認(rèn)棧上的緩沖區(qū)
size_t newlen = snprintf(&buffer[0], oldlen, format, args...);
newlen++; // 算上終止符'\0'
if (newlen > oldlen) { // 默認(rèn)緩沖區(qū)不夠大，從堆上分配
std::vector<char> newbuffer(newlen);
snprintf(newbuffer.data(), newlen, format, args...);
return std::string(newbuffer.data());
}
return buffer;
}
而傳遞可變模板參數(shù)也變得十分容易（使用forward完美轉(zhuǎn)發(fā)），示例代碼如下
xyz@ubuntu:~/unp_practice/lib$ cat test.cc
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include "format_string.h"
template <typename ...Args>
void errExit(const char* format, Args... args) {
auto errmsg = format_string(format, std::forward<Args>(args)...);
errmsg = errmsg + ": " + strerror(errno) + "\n";
fputs(errmsg.c_str(), stderr);
exit(1);
}
int main() {
const char* s = "hello world!";
int fd = -1;
if (write(fd, s, strlen(s)) == -1)
errExit("write \"%s\" to file descriptor(%d) failed", s, fd);
return 0;
}
xyz@ubuntu:~/unp_practice/lib$ g++ test.cc -std=c++11
xyz@ubuntu:~/unp_practice/lib$ ./a.out
write "hello world!" to file descriptor(-1) failed: Bad file descriptor
