基于C語言sprintf函數(shù)的深入理解
printf 可能是許多程序員在開始學(xué)習(xí)C語言時接觸到的 第二個函數(shù)(我猜第一個是main),說起來,自然是老朋友了,可是,你對這個老朋友了解多嗎?你對它的那個孿生兄弟sprintf了解多嗎?在將各種類 型的數(shù)據(jù)構(gòu)造成字符串時,sprintf的強大功能很少會讓你失望。
由于sprintf跟printf在用法上幾乎一樣,只是打印的目的地不同而已,前者打印到字符串中,后者則直接在命令行上輸出。這也導(dǎo)致sprintf比printf有用得多。所以本文著重介紹sprintf,有時也穿插著用用 pritnf。
sprintf是個變參函數(shù),定義如下:
int sprintf( char *buffer, const char *format [, argument] … );
除了前兩個參數(shù)類型固定外,后面可以接任意多個參數(shù)。而它的精華,顯然就在第二個參數(shù):格式化字符串上。
printf 和sprintf都使用格式化字符串來指 定串的格式,在格式串內(nèi)部使用一些以“%”開頭的格式說明符(format specifications)來占據(jù)一個位置,在后邊的變參列表中提供相應(yīng)的變量,最終函數(shù)就會用相應(yīng)位置的變量來替代那個說明符,產(chǎn)生一個調(diào)用者想要 的字符串。
1. 格式化數(shù)字字符串
sprintf最常見的應(yīng)用之一莫過于把整數(shù)打印到字符串中,所以,spritnf在大多數(shù)場合可以替代itoa。如:
//把整數(shù)123打印成一個字符串保存在s中。
sprintf(s, “%d”, 123); //產(chǎn)生“123″
可以指定寬度,不足的左邊補空格:
sprintf(s, “%8d%8d”, 123, 4567); //產(chǎn)生:“ 123 4567″
當(dāng)然也可以左對齊:
sprintf(s, “%-8d%8d”, 123, 4567); //產(chǎn)生:“123 4567″
也可以按照16進制打?。?br />sprintf(s, “%8x”, 4567); //小寫16進制,寬度占8個位置,右對齊
sprintf(s, “%-8X”, 4568); //大寫16進制,寬度占8個位置,左對齊
這樣,一個整數(shù)的16進制字符串就很容易得到,但我們在打印16進制內(nèi)容時,通常想要一種左邊補0的等寬格式,那該怎么做呢?很簡單,在表示寬度的數(shù)字前面加個0就可以了。
sprintf(s, “%08X”, 4567); //產(chǎn)生:“000011D7″
上面以”%d”進行的10進制打印同樣也可以使用這種左邊補0的方式。
這里要注意一個符號擴展的問題:比如,假如我們想打印短整數(shù)(short)-1的內(nèi)存16進制表示形式,在Win32平臺上,一個 short型占2個字節(jié),所以我們自然希望用4個16進制數(shù)字來打印它:
short si = -1;
sprintf(s, “%04X”, si);
產(chǎn)生“FFFFFFFF”,怎么回事?因為 spritnf是個變參函數(shù),除了前面兩個參數(shù)之外,后面的參數(shù)都不是類型安全的,函數(shù)更沒有辦法僅僅通過一個“%X”就能得知當(dāng)初函數(shù)調(diào)用前參數(shù)壓棧時 被壓進來的到底是個4字節(jié)的整數(shù)還是個2字節(jié)的短整數(shù),所以采取了統(tǒng)一4字節(jié)的處理方式,導(dǎo)致參數(shù)壓棧時做了符號擴展,擴展成了32位的整數(shù)-1,打印時 4個位置不夠了,就把32位整數(shù)-1的8位16進制都打印出來了。如果你想看si的本來面目,那么就應(yīng)該讓編譯器做0擴展而不是符號擴展(擴展時二進制左 邊補0而不是補符號位):
sprintf(s, “%04X”, (unsigned short)si);
就可以了?;蛘撸?br />unsigned short si = -1;
sprintf(s, “%04X”, si);
sprintf和printf還可以按8進制打印整數(shù)字符串,使用”%o”。注意8進制和16進制都不會打印出負數(shù),都是無符號的,實際上也就是變量的內(nèi)部編碼的直接的16進制或8進制表示。
2. 控制浮點數(shù)打印格式
浮點數(shù)的打印和格式控制是sprintf的又一大常用功能,浮點數(shù)使用格式符”%f”控制,默認保留小數(shù)點后6位數(shù)字,比如:
sprintf(s, “%f”, 3.1415926); //產(chǎn)生“3.141593″
但有時我們希望自己控制打印的寬度和小數(shù)位數(shù),這時就應(yīng)該使用:”%m.nf”格式,其中m表示打印的寬度,n表示小數(shù)點后的位數(shù)。比如:
sprintf(s, “%10.3f”, 3.1415626); //產(chǎn)生:“ 3.142″
sprintf(s, “%-10.3f”, 3.1415626); //產(chǎn)生:“3.142 ”
sprintf(s, “%.3f”, 3.1415626); //不指定總寬度,產(chǎn)生:“3.142″
注意一個問題,你猜
int i = 100;
sprintf(s, “%.2f”, i);
會打出什么東東來?“100.00”?對嗎?自己試試就知道了,同時也試試下面這個:
sprintf(s, “%.2f”, (double)i);
第一個打出來的肯定不是正確結(jié)果,原因跟前面提到的一樣,參數(shù)壓棧時調(diào)用者并不知道跟i相對應(yīng)的格式控制符是個”%f”。而函數(shù)執(zhí)行時函數(shù)本身則并不知道當(dāng)年被壓入棧里的是個整數(shù),于是可憐的保存整數(shù)i的那4個字節(jié)就被不由分說地強行作為浮點數(shù)格式來解釋了,整個亂套了。
不過,如果有人有興趣使用手工編碼一個浮點數(shù),那么倒可以使用這種方法來檢驗一下你手工編排的結(jié)果是否正確。J
字符/Ascii碼對照
我們知道,在C/C++語言中,char也是一種普通 的scalable類型,除了字長之外,它與short,int,long這些類型沒有本質(zhì)區(qū)別,只不過被大家習(xí)慣用來表示字符和字符串而已。(或許當(dāng)年 該把這個類型叫做“byte”,然后現(xiàn)在就可以根據(jù)實際情況,使用byte或short來把char通過typedef定義出來,這樣更合適些)
于是,使用”%d”或者”%x”打印一個字符,便能得 出它的10進制或16進制的ASCII碼;反過來,使用”%c”打印一個整數(shù),便可以看到它所對應(yīng)的ASCII字符。以下程序段把所有可見字符的 ASCII碼對照表打印到屏幕上(這里采用printf,注意”#”與”%X”合用時自動為16進制數(shù)增加”0X”前綴):
for(int i = 32; i < 127; i++) {
printf(”[ %c ]: %3d 0x%#04X/n”, i, i, i);
}
3. 連接字符串
char* who = “I”;
char* whom = “CSDN”;
sprintf(s, “%s love %s.”, who, whom); //產(chǎn)生:“I love CSDN. ”
strcat 只能連接字符串(一段以’/0’結(jié)尾的字 符數(shù)組或叫做字符緩沖,null-terminated-string),但有時我們有兩段字符緩沖區(qū),他們并不是以’/0’結(jié)尾。比如許多從第三方庫函 數(shù)中返回的字符數(shù)組,從硬件或者網(wǎng)絡(luò)傳輸中讀進來的字符流,它們未必每一段字符序列后面都有個相應(yīng)的’/0’來結(jié)尾。如果直接連接,不管是sprintf 還是strcat肯定會導(dǎo)致非法內(nèi)存操作,而strncat也至少要求第一個參數(shù)是個null-terminated-string,那該怎么辦呢?我們 自然會想起前面介紹打印整數(shù)和浮點數(shù)時可以指定寬度,字符串也一樣的。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!
sprintf(s, “%7s%7s”, a1, a2);
也沒好到哪兒去,正確的應(yīng)該是:
sprintf(s, “%.7s%.7s”, a1, a2);//產(chǎn)生:“ABCDEFGHIJKLMN”
這可以類比打印浮點數(shù)的”%m.nf”,在”%m.ns”中,m表示占用寬度(字符串長度不足時補空格,超出了則按照實際寬度打?。琻才表示從相應(yīng)的字符串中最多取用的字符數(shù)。通常在打印字符串時m沒什么大用,還是點號后面的n用的多。自然,也可以前后都只取部分字符:
sprintf(s, “%.6s%.5s”, a1, a2);//產(chǎn)生:“ABCDEFHIJKL”
在許多時候,我們或許還希望這些格式控制符中用以指定 長度信息的數(shù)字是動態(tài)的,而不是靜態(tài)指定的,因為許多時候,程序要到運行時才會清楚到底需要取字符數(shù)組中的幾個字符,這種動態(tài)的寬度/精度設(shè)置功能在 sprintf的實現(xiàn)中也被考慮到了,sprintf采用”*”來占用一個本來需要一個指定寬度或精度的常數(shù)數(shù)字的位置,同樣,而實際的寬度或精度就可以 和其它被打印的變量一樣被提供出來,于是,上面的例子可以變成:
sprintf(s, “%.*s%.*s”, 7, a1, 7, a2);
或者:
sprintf(s, “%.*s%.*s”, sizeof(a1), a1, sizeof(a2), a2);
實際上,前面介紹的打印字符、整數(shù)、浮點數(shù)等都可以動態(tài)指定那些常量值,比如:
sprintf(s, “%-*d”, 4, ‘A’); //產(chǎn)生“65 ”
sprintf(s, “%#0*X”, 8, 128); //產(chǎn)生“0X000080″,“#”產(chǎn)生0X
sprintf(s, “%*.*f”, 10, 2, 3.1415926); //產(chǎn)生“ 3.14″
4. 打印地址信息
有時調(diào)試程序時,我們可能想查看某些變量或者成員的地址,由于地址或者指針也不過是個32位的數(shù),你完全可以使用打印無符號整數(shù)的”%u”把他們打印出來:
sprintf(s, “%u”, &i);
不過通常人們還是喜歡使用16進制而不是10進制來顯示一個地址:
sprintf(s, “%08X”, &i);
然而,這些都是間接的方法,對于地址打印,sprintf 提供了專門的”%p”:
sprintf(s, “%p”, &i);
我覺得它實際上就相當(dāng)于:
sprintf(s, “%0*x”, 2 * sizeof(void *), &i);
5. 利用sprintf的返回值
較少有人注意printf/sprintf函數(shù)的返回值,但有時它卻是有用的,spritnf返回了本次函數(shù)調(diào)用最終打印到字符緩沖區(qū)中的字符數(shù)目。也就是說每當(dāng)一次sprinf調(diào)用結(jié)束以后,你無須再調(diào)用一次strlen便已經(jīng)知道了結(jié)果字符串的長度。如:
int len = sprintf(s, “%d”, i);
對于正整數(shù)來說,len便等于整數(shù)i的10進制位數(shù)。
下面的是個完整的例子,產(chǎn)生10個[0, 100)之間的隨機數(shù),并將他們打印到一個字符數(shù)組s中,以逗號分隔開。
#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’;//將最后一個逗號換成換行符。
printf(s);
return 0;
}
設(shè)想當(dāng)你從數(shù)據(jù)庫中取出一條記錄,然后希望把他們的各 個字段按照某種規(guī)則連接成一個字符串時,就可以使用這種方法,從理論上講,他應(yīng)該比不斷的strcat效率高,因為strcat每次調(diào)用都需要先找到最后 的那個’/0’的位置,而在上面給出的例子中,我們每次都利用sprintf返回值把這個位置直接記下來了。
6. 使用sprintf的常見問題
sprintf是個變參函數(shù),使用時經(jīng)常出問題,而且只要出問題通常就是能導(dǎo)致程序崩潰的內(nèi)存訪問錯誤,但好在由sprintf誤用導(dǎo)致的問題雖然嚴重,卻很容易找出,無非就是那么幾種情況,通常用眼睛再把出錯的代碼多看幾眼就看出來了。
?? 緩沖區(qū)溢出
第一個參數(shù)的長度太短了,沒的說,給個大點的地方吧。當(dāng)然也可能是后面的參數(shù)的問題,建議變參對應(yīng)一定要細心,而打印字符串時,盡量使用”%.ns”的形式指定最大字符數(shù)。
?? 忘記了第一個參數(shù)
低級得不能再低級問題,用printf用得太慣了。//偶就常犯。:。(
?? 變參對應(yīng)出問題
7. strftime
sprintf還有個不錯的表妹:strftime,專門用于格式化時間字符串的,用法跟她表哥很像,也是一大堆格式控制符,只是畢竟小姑娘家心細,她還要調(diào)用者指定緩沖區(qū)的最大長度,可能是為了在出現(xiàn)問題時可以推卸責(zé)任吧。這里舉個例子:
time_t t = time(0);
//產(chǎn)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中也能找到他的知音:CString::Format,strftime在MFC中自然也有她的同道:CTime::Format,這一對由于從面向?qū)ο竽睦锏玫搅速澲?,用以寫出的代碼更覺優(yōu)雅。
8. 后記
本文介紹的所有這些功能,在MSDN中都可以很容易地查到,筆者只是根據(jù)自己的使用經(jīng)驗,結(jié)合一些例子,把一些常用的,有用的,而可能為許多初學(xué)者所不知的用法介紹了一點,希望大家不要笑話,也希望大家批評指正。
①獲取System時間: void GetSystemTime(LPSYSTEMTIME lpSystemTime); 下面是例子:
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void main() {
SYSTEMTIME st; //定義存放時間的結(jié)構(gòu)體
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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