基于C語言sprintf函數(shù)的深入理解

2020-02-24 14:33:44

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供稿：網(wǎng)友

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
sprintf的格式控制串中既然可以插入各種東西，并最終把它們“連成一串”，自然也就能夠連接字符串，從而在許多場合可以替代strcat，但sprintf能夠一次連接多個字符串（自然也可以同時在它們中間插入別的內(nèi)容，總之非常靈活）。比如：
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!
十有八九要出問題了。是否可以改成：
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印），n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。

復(fù)制代碼代碼如下:

#include 
#include 
#include 
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
通常是忘記了提供對應(yīng)某個格式符的變參，導(dǎo)致以后的參數(shù)統(tǒng)統(tǒng)錯位，檢查檢查吧。尤其是對應(yīng)”*”的那些參數(shù)，都提供了嗎？不要把一個整數(shù)對應(yīng)一個”%s”，編譯器會覺得你欺她太甚了（編譯器是obj和exe的媽媽，應(yīng)該是個女的，:P）。
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：

復(fù)制代碼代碼如下:

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靡詫懗龅拇a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。
有人認為這種帶變參的函數(shù)會引起各種問題，因而不提倡使用。但筆者本人每每還是抵擋不了它們強大功能的誘惑，在實際工作中一直在使用。實際上，C#.NET 從開始就支持變參，剛發(fā)布不久的Java5.0也支持變參了。
①獲取System時間: void GetSystemTime(LPSYSTEMTIME lpSystemTime); 下面是例子:

復(fù)制代碼代碼如下:

#include 
#include 
#include 
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”);
}