format

std::format 是 C++20 引入的现代化字符串格式化函数，灵感来自 Python 的 str.format() 和 Rust 的 format!。它替代了 sprintf、stringstream 等传统方式，既安全又高效。

头文件与基本特征

#include <format>

特征	说明
风格	类 Python {} 占位符
类型安全	编译期检查格式串与参数匹配
性能	通常比 stringstream 更快
替代	sprintf（不安全）、stringstream（冗长）

基本用法

#include <format>
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string s = std::format("Hello, {}!", "world");
    std::cout << s << '\n';  // Hello, world!

    // 带编号的占位符可复用
    std::cout << std::format("{1} {0} {1}", "world", "hello") << '\n';
    // hello world hello

    // 格式说明符
    std::cout << std::format("pi = {:.2f}", 3.14159) << '\n';  // pi = 3.14
    std::cout << std::format("hex: {:#x}", 255) << '\n';        // hex: 0xff
    std::cout << std::format("{:*^10}", "hi") << '\n';          // ****hi****

    return 0;
}

常用格式说明符

说明符	示例	效果
{:d}	format("{}", 42)	十进制整数
{:#x}	format("{:#x}", 255)	0xff
{:.2f}	format("{:.2f}", 3.14)	保留两位小数
{:>10}	format("{:>10}", "hi")	右对齐宽度 10
{:<10}	format("{:<10}", "hi")	左对齐宽度 10
{:^10}	format("{:^10}", "hi")	居中对齐宽度 10

与旧方式的对比

// C 风格：不安全，类型不匹配时 UB
char buf[64];
sprintf(buf, "value = %d", 42);

// C++98 风格：冗长
std::ostringstream oss;
oss << "value = " << 42;
std::string s = oss.str();

// C++20：简洁安全
std::string s = std::format("value = {}", 42);

std::format_to —— 输出到迭代器

#include <format>
#include <iostream>
#include <iterator>

int main() {
    std::format_to(std::ostreambuf_iterator(std::cout), "x = {}, y = {}\n", 10, 20);
    return 0;
}

使用注意

1. 需要编译器支持 C++20（GCC 13+ / Clang 14+ / MSVC 16.10+）。
2. 格式串在编译期检查，拼写错误会直接编译报错。
3. 自定义类型可通过特化 std::formatter 支持 format。
4. format 返回 std::string，需要频繁输出时用 format_to 减少分配。

小结

std::format 理应是你在 C++20 项目中做字符串格式化时的第一选择。比 sprintf 安全，比 stringstream 简洁，比字符串拼接直觉。C++23 进一步引入 std::print 直接输出。