C语言知识汇总 | 26-C语言数据输出函数与printf函数完整格式控制符用法

一、C语言数据输出函数

在C语言中,有三个函数可以用来在显示器上输出数据,它们分别是:

  • puts():只能输出字符串,并且输出结束后会自动换行。
  • putchar():只能输出单个字符。
  • printf():可以输出各种类型的数据。

printf() 是最灵活、最复杂、最常用的输出函数,完全可以替代 puts() 和 putchar(),这里重点介绍 printf() 的高级用法。

首先汇总一下平时常用的格式控制符:

格式控制符 说明
%c 输出一个单一的字符
%hd、%d、%ld 以十进制、有符号的形式输出 short、int、long 类型的整数
%hu、%u、%lu 以十进制、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数
%ho、%o、%lo 以八进制、不带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数
%#ho、%#o、%#lo 以八进制、带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数
%hx、%x、%lx
%hX、%X、%lX
以十六进制、不带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数。如果 x 小写,那么输出的十六进制数字也小写;如果 X 大写,那么输出的十六进制数字也大写。
%#hx、%#x、%#lx
%#hX、%#X、%#lX
以十六进制、带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数。如果 x 小写,那么输出的十六进制数字和前缀都小写;如果 X 大写,那么输出的十六进制数字和前缀都大写。
%f、%lf 以十进制的形式输出 float、double 类型的小数
%e、%le
%E、%lE
以指数的形式输出 float、double 类型的小数。如果 e 小写,那么输出结果中的 e 也小写;如果 E 大写,那么输出结果中的 E 也大写。
%g、%lg
%G、%lG
以十进制和指数中较短的形式输出 float、double 类型的小数,并且小数部分的最后不会添加多余的 0。如果 g 小写,那么当以指数形式输出时 e 也小写;如果 G 大写,那么当以指数形式输出时 E 也大写。
%s 输出一个字符串

二、printf函数完整格式控制符用法

假如现在老师要我们输出一个 4×4 的整数矩阵,为了增强阅读性,数字要对齐,怎么办呢?我们显然可以这样做:

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a1=20, a2=345, a3=700, a4=22;
    int b1=56720, b2=9999, b3=20098, b4=2;
    int c1=233, c2=205, c3=1, c4=6666;
    int d1=34, d2=0, d3=23, d4=23006783;

    printf("%d        %d       %d       %d\n", a1, a2, a3, a4);
    printf("%d     %d      %d     %d\n", b1, b2, b3, b4);
    printf("%d       %d       %d         %d\n", c1, c2, c3, c4);
    printf("%d        %d         %d        %d\n", d1, d2, d3, d4);

    return 0;
}

运行结果:

20        345       700       22
56720     9999      20098     2
233       205       1         6666
34        0         23        23006783

矩阵一般在大学的《线性代数》中会讲到,m×n 的数字矩阵可以理解为把 m×n 个数字摆放成 m 行 n 列的样子。

看,这是要敲那么多空格,还要严格控制空格数,否则输出就会错位。如果数字的位数变了,空格的数目也要跟着变。例如,当 a1 的值是 20 时,它后面要敲八个空格;当 a1 的值是 1000 时,它后面就要敲六个空格。每次修改整数的值,都要考虑修改空格的数目。

类似的需求随处可见,整齐的格式会更加美观,让人觉得生动有趣。其实,我们大可不必像上面一样,printf() 可以更好的控制输出格式。更改上面的代码:

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a1=20, a2=345, a3=700, a4=22;
    int b1=56720, b2=9999, b3=20098, b4=2;
    int c1=233, c2=205, c3=1, c4=6666;
    int d1=34, d2=0, d3=23, d4=23006783;

    printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", a1, a2, a3, a4);
    printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", b1, b2, b3, b4);
    printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", c1, c2, c3, c4);
    printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", d1, d2, d3, d4);

    return 0;
}

输出结果:

20        345       700       22
56720     9999      20098     2
233       205       1         6666
34        0         23        23006783

这样写起来更加方便,即使改变某个数字,也无需修改 printf() 语句,增加或者减少空格数目。

%-9d中,d表示以十进制输出,9表示最少占9个字符的宽度,宽度不足以空格补齐,-表示左对齐。综合起来,%-9d表示以十进制输出,左对齐,宽度最小为9个字符。

printf() 格式控制符的完整形式如下:

%[flag][width][.precision]type

 [ ] 表示此处的内容可有可无,是可以省略的。

(1)type 表示输出类型,比如 %d、%f、%c、%lf,type 就分别对应 d、f、c、lf;再如,%-9d中 type 对应 d。type 这一项必须有,这意味着输出时必须要知道是什么类型。

(2)width 表示最小输出宽度,也就是至少占用几个字符的位置;例如,%-9d中 width 对应 9,表示输出结果最少占用 9 个字符的宽度。当输出结果的宽度不足 width 时,以空格补齐(如果没有指定对齐方式,默认会在左边补齐空格);当输出结果的宽度超过 width 时,width 不再起作用,按照数据本身的宽度来输出。


下面的代码演示了 width 的用法:

#include <stdio.h>

int main()
{
    int n = 234;
    float f = 9.8;
    char c = '@';
    char *str = "https://blog.csdn.net";

    printf("%10d%12f%4c%8s", n, f, c, str);

    return 0;
}

运行结果:

       234    9.800000   @https://blog.csdn.net

对输出结果的说明:

  • n 的指定输出宽度为 10,234 的宽度为 3,所以前边要补上 7 个空格。
  • f 的指定输出宽度为 12,9.800000 的宽度为 8,所以前边要补上 4 个空格。
  • str 的指定输出宽度为 8,"https://blog.csdn.net" 的宽度为 21,超过了 8,所以指定输出宽度不再起作用,而是按照 str 的实际宽度输出。


(3).precision 表示输出精度,也就是小数的位数。

  • 当小数部分的位数大于 precision 时,会按照四舍五入的原则丢掉多余的数字;
  • 当小数部分的位数小于 precision 时,会在后面补 0。


另外,.precision 也可以用于整数和字符串,但是功能却是相反的:

  • 用于整数时,.precision 表示最小输出宽度。与 width 不同的是,整数的宽度不足时会在左边补 0,而不是补空格。
  • 用于字符串时,.precision 表示最大输出宽度,或者说截取字符串。当字符串的长度大于 precision 时,会截掉多余的字符;当字符串的长度小于 precision 时,.precision 就不再起作用。


请看下面的例子:

#include <stdio.h>

int main()
{
    int n = 123456;
    double f = 882.923672;
    char *str = "abcdefghi";

    printf("n: %.9d  %.4d\n", n, n);
    printf("f: %.2lf  %.4lf  %.10lf\n", f, f, f);
    printf("str: %.5s  %.15s\n", str, str);

    return 0;
}

运行结果:

n: 000123456  123456
f: 882.92  882.9237  882.9236720000
str: abcde  abcdefghi

对输出结果的说明:

  • 对于 n,.precision 表示最小输出宽度。n 本身的宽度为 6,当 precision 为 9 时,大于 6,要在 n 的前面补 3 个 0;当 precision 为 4 时,小于 6,不再起作用。
  • 对于 f,.precision 表示输出精度。f 的小数部分有 6 位数字,当 precision 为 2 或者 4 时,都小于 6,要按照四舍五入的原则截断小数;当 precision 为 10 时,大于 6,要在小数的后面补四个 0。
  • 对于 str,.precision 表示最大输出宽度。str 本身的宽度为 9,当 precision 为 5 时,小于 9,要截取 str 的前 5 个字符;当 precision 为 15 时,大于 9,不再起作用。


(4)flag 是标志字符。例如,%#x中 flag 对应 #,%-9d中 flags 对应-。下表列出了 printf() 可以用的 flag:

标志字符 含  义
- -表示左对齐。如果没有,就按照默认的对齐方式,默认一般为右对齐。
+ 用于整数或者小数,表示输出符号(正负号)。如果没有,那么只有负数才会输出符号。
空格 用于整数或者小数,输出值为正时冠以空格,为负时冠以负号。
#
  • 对于八进制(%o)和十六进制(%x / %X)整数,# 表示在输出时添加前缀;八进制的前缀是 0,十六进制的前缀是 0x / 0X。
  • 对于小数(%f / %e / %g),# 表示强迫输出小数点。如果没有小数部分,默认是不输出小数点的,加上 # 以后,即使没有小数部分也会带上小数点。


请看下面的例子:

#include <stdio.h>

int main()
{
    int m = 192, n = -943;
    float f = 84.342;

    printf("m=%10d, m=%-10d\n", m, m);  //演示 - 的用法
    printf("m=%+d, n=%+d\n", m, n);  //演示 + 的用法
    printf("m=% d, n=% d\n", m, n);  //演示空格的用法
    printf("f=%.0f, f=%#.0f\n", f, f);  //演示#的用法

    return 0;
}

运行结果:

m=       192, m=192      
m=+192, n=-943
m= 192, n=-943
f=84, f=84.

对输出结果的说明:

  • 当以%10d输出 m 时,是右对齐,所以在 192 前面补七个空格;当以%-10d输出 m 时,是左对齐,所以在 192 后面补七个空格。
  • m 是正数,以%+d输出时要带上正号;n 是负数,以%+d输出时要带上负号。
  • m 是正数,以% d输出时要在前面加空格;n 是负数,以% d输出时要在前面加负号。
  • %.0f表示保留 0 位小数,也就是只输出整数部分,不输出小数部分。默认情况下,这种输出形式是不带小数点的,但是如果有了#标志,那么就要在整数的后面“硬加上”一个小数点,以和纯整数区分开。

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