C语⾔sprintf函数的深⼊理解
由于sprintf跟printf在⽤法上⼏乎⼀样,只是打印的⽬的地不同⽽已,前者打印到字符串中,后者则直接在命令⾏上输出。这也导致sprintf⽐printf有⽤得多。所以本⽂着重介绍sprintf,有时也穿插着⽤⽤ pritnf。
sprintf是个变参函数,定义如下:
int sprintf( char *buffer, const char *format [, argument] … );
除了前两个参数类型固定外,后⾯可以接任意多个参数。⽽它的精华,显然就在第⼆个参数:格式化字符串上。
printf 和sprintf都使⽤格式化字符串来指 定串的格式,在格式串内部使⽤⼀些以“%”开头的格式说明符(format specifications)来占据⼀个位置,在后边的变参列表中提供相应的变量,最终函数就会⽤相应位置的变量来替代那个说明符,产⽣⼀个调⽤者想要 的字符串。
1. 格式化数字字符串
sprintf最常见的应⽤之⼀莫过于把整数打印到字符串中,所以,spritnf在⼤多数场合可以替代itoa。如:
//把整数123打印成⼀个字符串保存在s中。
sprintf(s, “%d”, 123); //产⽣“123″
可以指定宽度,不⾜的左边补空格:
sprintf(s, “%8d%8d”, 123, 4567); //产⽣:“ 123 4567″
当然也可以左对齐:
sprintf(s, “%-8d%8d”, 123, 4567); //产⽣:“123 4567″
也可以按照16进制打印:
sprintf(s, “%8x”, 4567); //⼩写16进制,宽度占8个位置,右对齐
sprintf(s, “%-8X”, 4568); //⼤写16进制,宽度占8个位置,左对齐
这样,⼀个整数的16进制字符串就很容易得到,但我们在打印16进制内容时,通常想要⼀种左边补0的等宽格式,那该怎么做呢?很简单,在表⽰宽度的数字前⾯加个0就可以了。
sprintf(s, “%08X”, 4567); //产⽣:“000011D7″
上⾯以”%d”进⾏的10进制打印同样也可以使⽤这种左边补0的⽅式。
这⾥要注意⼀个符号扩展的问题:⽐如,假如我们想打印短整数(short)-1的内存16进制表⽰形式,在Win32平台上,⼀个 short型占2个字节,所以我们⾃然希望⽤4个16进制数字来打印它:
short si = -1;
sprintf(s, “%04X”, si);
产⽣“FFFFFFFF”,怎么回事?因为 spritnf是个变参函数,除了前⾯两个参数之外,后⾯的参数都不是类型安全的,函数更没有办法仅仅通过⼀个“%X”就能得知当初函数调⽤前参数压栈时 被压进来的到底是个4字节的整数还是个2字节的短整数,所以采取了统⼀4字节的处理⽅式,导致参数压栈时做了符号扩展,扩展成了32位的整数-1,打印时 4个位置不够了,就把32位整数-1的8位16进制都打印出来了。如果你想看si的本来⾯⽬,那么就应该让编译器做0扩展⽽不是符号扩展(扩展时⼆进制左 边补0⽽不是补符号位):
sprintf(s, “%04X”, (unsigned short)si);
就可以了。或者:
unsigned short si = -1;
sprintf(s, “%04X”, si);
sprintf和printf还可以按8进制打印整数字符串,使⽤”%o”。注意8进制和16进制都不会打印出负数,都是⽆符号的,实际上也就是变量的内部编码的直接的16进制或8进制表⽰。
2. 控制浮点数打印格式
浮点数的打印和格式控制是sprintf的⼜⼀⼤常⽤功能,浮点数使⽤格式符”%f”控制,默认保留⼩数点后6位数字,⽐如:
sprintf(s, “%f”, 3.1415926); //产⽣“3.141593″
但有时我们希望⾃⼰控制打印的宽度和⼩数位数,这时就应该使⽤:”%m.nf”格式,其中m表⽰打印的宽度,n表⽰⼩数点后的位数。⽐如:
sprintf(s, “%10.3f”, 3.1415626); //产⽣:“ 3.142″
sprintf(s, “%-10.3f”, 3.1415626); //产⽣:“3.142 ”
sprintf(s, “%.3f”, 3.1415626); //不指定总宽度,产⽣:“3.142″
注意⼀个问题,你猜
int i = 100;
sprintf(s, “%.2f”, i);
会打出什么东东来?“100.00”?对吗?⾃⼰试试就知道了,同时也试试下⾯这个:
sprintf(s, “%.2f”, (double)i);
第⼀个打出来的肯定不是正确结果,原因跟前⾯提到的⼀样,参数压栈时调⽤者并不知道跟i相对应的格式控制符是个”%f”。⽽函数执⾏时函数本⾝则并不知道当年被压⼊栈⾥的是个整数,于是可怜的保存整数i的那4个字节就被不由分说地强⾏作为浮点数格式来解释了,整个乱套了。
不过,如果有⼈有兴趣使⽤⼿⼯编码⼀个浮点数,那么倒可以使⽤这种⽅法来检验⼀下你⼿⼯编排的结果是否正确。J
字符/Ascii码对照
我们知道,在C/C++语⾔中,char也是⼀种普通 的scalable类型,除了字长之外,它与short,int,long这些类型没有本质区别,只不过
被⼤家习惯⽤来表⽰字符和字符串⽽已。(或许当年 该把这个类型叫做“byte”,然后现在就可以根据实际情况,使⽤byte或short来把char通过typedef定义出来,这样更合适些)
于是,使⽤”%d”或者”%x”打印⼀个字符,便能得 出它的10进制或16进制的ASCII码;反过来,使⽤”%c”打印⼀个整数,便可以看到它所对应的ASCII字符。以下程序段把所有可见字符的 ASCII码对照表打印到屏幕上(这⾥采⽤printf,注意”#”与”%X”合⽤时⾃动为16进制数增加”0X”前缀):
for(int i = 32; i < 127; i++) {
printf(”[ %c ]: %3d 0x%#04X/n”, i, i, i);
}
3. 连接字符串
sprintf的格式控制串中既然可以插⼊各种东西,并最终把它们“连成⼀串”,⾃然也就能够连接字符串,从⽽在许多场合可以替代strcat,但sprintf能够⼀次连接多个字符串(⾃然也可以同时在它们中间插⼊别的内容,总之⾮常灵活)。⽐如:
char* who = “I”;
char* whom = “CSDN”;
sprintf(s, “%s love %s.”, who, whom); //产⽣:“I love CSDN. ”
strcat 只能连接字符串(⼀段以'/0'结尾的字 符数组或叫做字符缓冲,null-terminated-string),但有时我们有两段字符缓冲区,他们并不是以'/0'结尾。⽐如许多从第三⽅库函 数中返回的字符数组,从硬件或者⽹络传输中读进来的字符流,它们未必每⼀段字符序列后⾯都有个相应的'/0'来结尾。如果直接连接,不管是sprintf 还是strcat肯定会导致⾮法内存操作,⽽strncat也⾄少要求第⼀个参数是个null-terminated-string,那该怎么办呢?我们 ⾃然会想起前⾯介绍打印整数和浮点数时可以指定宽度,字符串也⼀样的。⽐如:
char a1[] = {'A', ‘B', ‘C', ‘D', ‘E', ‘F', ‘G'};
char a2[] = {'H', ‘I', ‘J', ‘K', ‘L', ‘M', ‘N'};
如果:
sprintf(s, “%s%s”, a1, a2); //Don't do that!
⼗有⼋九要出问题了。是否可以改成:
sprintf(s, “%7s%7s”, a1, a2);
也没好到哪⼉去,正确的应该是:
sprintf(s, “%.7s%.7s”, a1, a2);//产⽣:“ABCDEFGHIJKLMN”
这可以类⽐打印浮点数的”%m.nf”,在”%m.ns”中,m表⽰占⽤宽度(字符串长度不⾜时补空格,超出了则按照实际宽度打印),n才表⽰从相应的字符串中最多取⽤的字符数。通常在打印字符串时m没什么⼤⽤,还是点号后⾯的n⽤的多。⾃然,也可以前后都只取部分字符:
sprintf(s, “%.6s%.5s”, a1, a2);//产⽣:“ABCDEFHIJKL”
在许多时候,我们或许还希望这些格式控制符中⽤以指定 长度信息的数字是动态的,⽽不是静态指定的,因为许多时候,程序要到运⾏时才会清楚到底需要取字符数组中的⼏个字符,这种动态的宽度/精度设置功能在 sprintf的实现中也被考虑到了,sprintf采⽤”*”来占⽤⼀个本来需要⼀个指定宽度或精度的常数数字的位置,同样,⽽实际的宽度或精度就可以 和其它被打印的变量⼀样被提供出来,于是,上⾯的例⼦可以变成:
sprintf(s, “%.*s%.*s”, 7, a1, 7, a2);
或者:
sprintf(s, “%.*s%.*s”, sizeof(a1), a1, sizeof(a2), a2);
实际上,前⾯介绍的打印字符、整数、浮点数等都可以动态指定那些常量值,⽐如:
sprintf(s, “%-*d”, 4, ‘A'); //产⽣“65 ”
sprintf(s, “%#0*X”, 8, 128); //产⽣“0X000080″,“#”产⽣0X
sprintf(s, “%*.*f”, 10, 2, 3.1415926); //产⽣“ 3.14″
4. 打印地址信息
有时调试程序时,我们可能想查看某些变量或者成员的地址,由于地址或者指针也不过是个32位的数,你完全可以使⽤打印⽆符号整数的”%u”把他们打印出来:
sprintf(s, “%u”, &i);
不过通常⼈们还是喜欢使⽤16进制⽽不是10进制来显⽰⼀个地址:
sprintf(s, “%08X”, &i);
然⽽,这些都是间接的⽅法,对于地址打印,sprintf 提供了专门的”%p”:
sprintf(s, “%p”, &i);
我觉得它实际上就相当于:
sprintf(s, “%0*x”, 2 * sizeof(void *), &i);
5. 利⽤sprintf的返回值
较少有⼈注意printf/sprintf函数的返回值,但有时它却是有⽤的,spritnf返回了本次函数调⽤最终打印到字符缓冲区中的字符数⽬。也就是说每当⼀次sprinf调⽤结束以后,你⽆须再调⽤⼀次strlen便已经知道了结果字符串的长度。如:
int len = sprintf(s, “%d”, i);
对于正整数来说,len便等于整数i的10进制位数。
下⾯的是个完整的例⼦,产⽣10个[0, 100)之间的随机数,并将他们打印到⼀个字符数组s中,以逗号分隔开。
代码如下:
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
srand(time(0));
char s[64];
int offset = 0;
for(int i = 0; i < 10; i++) {
offset += sprintf(s + offset, “%d,”, rand() % 100);
}
s[offset - 1] = ‘/n';//将最后⼀个逗号换成换⾏符。
printf(s);
return 0;
}
设想当你从数据库中取出⼀条记录,然后希望把他们的各 个字段按照某种规则连接成⼀个字符串时,就可以使⽤这种⽅法,从理论上讲,他应该⽐不断的strcat效率⾼,因为strcat每次调⽤都需要先到最后 的那个'/0'的位置,⽽在上⾯给出的例⼦中,我们每次都利⽤sprintf 返回值把这个位置直接记下来了。
6. 使⽤sprintf的常见问题
sprintf是个变参函数,使⽤时经常出问题,⽽且只要出问题通常就是能导致程序崩溃的内存访问错误,但好在由sprintf误⽤导致的问题虽然严重,却很容易出,⽆⾮就是那么⼏种情况,通常⽤眼睛再把出错的代码多看⼏眼就看出来了。
缓冲区溢出
第⼀个参数的长度太短了,没的说,给个⼤点的地⽅吧。当然也可能是后⾯的参数的问题,建议变参对应⼀定要细⼼,⽽打印字符串时,尽量使⽤”%.ns”的形式指定最⼤字符数。
忘记了第⼀个参数
printf怎么输出字符低级得不能再低级问题,⽤printf⽤得太惯了。//偶就常犯。:。(
变参对应出问题
通常是忘记了提供对应某个格式符的变参,导致以后的参数统统错位,检查检查吧。尤其是对应”*”的那些参数,都提供了吗?不要把⼀个整数对应⼀个”%s”,编译器会觉得你欺她太甚了(编译器是obj和exe的妈妈,应该是个⼥的,:P)。
7. strftime
sprintf还有个不错的表妹:strftime,专门⽤于格式化时间字符串的,⽤法跟她表哥很像,也是⼀⼤堆格式控制符,只是毕竟⼩姑娘家⼼细,她还要调⽤者指定缓冲区的最⼤长度,可能是为了在出现问题时可以推卸责任吧。这⾥举个例⼦:
代码如下:
time_t t = time(0);
//产⽣“YYYY-MM-DD hh:mm:ss”格式的字符串。
char s[32];
strftime(s, sizeof(s), “%Y-%m-%d %H:%M:%S”, localtime(&t));
sprintf在MFC中也能到他的知⾳:CString::Format,strftime在MFC中⾃然也有她的同道:CTime::Format,这⼀对由于从⾯向对象哪⾥得到了赞助,⽤以写出的代码更觉优雅。
8. 后记
本⽂介绍的所有这些功能,在MSDN中都可以很容易地查到,笔者只是根据⾃⼰的使⽤经验,结合⼀些例⼦,把⼀些常⽤的,有⽤的,⽽可能为许多初学者所不知的⽤法介绍了⼀点,希望⼤家不要笑话,也希望⼤家批评指正。
有⼈认为这种带变参的函数会引起各种问题,因⽽不提倡使⽤。但笔者本⼈每每还是抵挡不了它们强⼤功能的诱惑,在实际⼯作中⼀直在使⽤。实际上,C#.NET 从开始就⽀持变参,刚发布不久的Java5.0也⽀持变参了。
①获取System时间: void GetSystemTime(LPSYSTEMTIME lpSystemTime); 下⾯是例⼦:
代码如下:
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void main() {
SYSTEMTIME st; //定义存放时间的结构体
char strTime[256];
int n=0;
GetSystemTime(&st);
n = sprintf(strTime,”Year:/t%d/n”,st.wYear);
n += sprintf(strTime+n,”Month:/t%d/n”,st.wMonth);
n += sprintf(strTime+n,”Day:/t%d/n”,st.wDay);
n += sprintf(strTime+n,”Date:/t%d/n”,st.wDayOfWeek);
n += sprintf(strTime+n,”Hour:/t%d/n”,st.wHour);
n += sprintf(strTime+n,”Minute:/t%d/n”,st.wMinute);
n += sprintf(strTime+n,”Second:/t%d/n”,st.wSecond);
n += sprintf(strTime+n,”MilliSecond:/t%d/n”,st.wMilliseconds); printf(”%s”,strTime);
system(”pause”);
}
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