45 | format和print：全新的格式化输出方案
吴咏炜
你好，我是吴咏炜。今天，我们一起来聊聊全新的格式化输出方案：format 和 print。
背景：C++20 之前各种输出方案的问题
C++ 从很早开始，就引入了 IO stream 来解决 printf 系列函数固有的种种问题。这个方案总体上是成功的，因为 printf 本身确实缺点多多：
原则上类型不安全。当你格式化字符串里写了某种类型，而实际提供了另一种类型时（如 printf("%s\n", 42)），编译器不一定能发现这个问题。某些编译器在当你以常量形式给出格式化字符串时（最常见情况），能检查实际参数类型跟格式化字符串里指定的类型是否匹配，但当你自己的函数需要接受格式化字符串，编译器就没法帮你检查了——除非你使用编译器提供的某些特殊扩展方式。
不直接支持固定宽度的整数类型。可以用 %d 表示 int，用 %lu 表示 unsigned long，但你应当用什么来格式化 uint32_t 呢？标准的解决方式是使用 PRIu32（你知道吗？）：如果要把 "Value: %d\n" 里的整数类型改成 uint32_t，那正确的格式化字符串写法是 "Value: %" PRIu32 "\n"。
不支持自定义扩展。如果想用格式化字符串输出你自己的自定义类，那，哼哼，没门（所以，要输出时间只能另加了个 strftime 函数）。
字符串输出使用定长缓冲区。如果你的输出不是直接到文件，而是到字符串，那输出的缓冲区大小需要在调用函数前确定。sprintf 具有缓冲区溢出问题，snprintf 及其他“更安全”的版本也要求你提前确定缓冲区大小。
……
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1. C++20引入了全新的格式化输出方案`format`和`print`，解决了之前输出方案的问题，提高了代码简单性和执行性能。 2. `format`是最基本的格式化工具，根据给定的格式化字符串将其他参数格式化成字符串，使用`{}`表示格式占位符，支持不同类型的格式说明，要求格式化字符串是编译期常量，并在编译时检查格式化字符串和参数是否匹配。 3. `print`是`format`的衍生功能，提供了更方便的格式化输出方式，使用C++23的话，可以直接使用`print("{:02X}", c)`来格式化输出。 4. fmt库可以看作是`std::format`的参考实现，对于较老的C++版本，无法使用标准库里的`format`和`print`，可以通过fmt库实现相应功能，但一般推荐使用标准库提供的功能。 5. 标准库对象的 `format` 支持在C++20中得到了格式化支持，包括chrono库里的对象，如日期和系统时钟时间点。 6. 自定义对象的 `format` 支持可以通过提供特化版本来实现，需要在`std`命名空间里写出对自定义对象类型的特化。 7. 使用编译期确定的格式化字符串比较安全和高效，如果格式化字符串在编译期无法确定，需要使用`vformat`。 8. C++23进一步添加了对更多标准库对象类型的格式化支持，包括范围、容器适配器、`pair`、`tuple`等对象都能直接输出。
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