C語言sprintf函式的深入理解
阿新 • • 發佈：2019-01-31
printf 可能是許多程式設計師在開始學習C語言時接觸到的 第二個函式（我猜第一個是main），說起來，自然是老朋友了，可是，你對這個老朋友瞭解多嗎？你對它的那個孿生兄弟sprintf瞭解多嗎？在將各種類 型的資料構造成字串時，sprintf的強大功能很少會讓你失望。
由於sprintf跟printf在用法上幾乎一樣，只是列印的目的地不同而已，前者列印到字串中，後者則直接在命令列上輸出。這也導致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是個變參函式，定義如下：
int sprintf( char *buffer, const char *format [, argument] … );
除了前兩個引數型別固定外，後面可以接任意多個引數。而它的精華，顯然就在第二個引數：格式化字串上。
printf 和sprintf都使用格式化字串來指 定串的格式，在格式串內部使用一些以“%”開頭的格式說明符（format specifications）來佔據一個位置，在後邊的變參列表中提供相應的變數，最終函式就會用相應位置的變數來替代那個說明符，產生一個呼叫者想要 的字串。
1. 格式化數字字串
//把整數123列印成一個字串儲存在s中。
sprintf(s, “%d”, 123); //產生“123″
可以指定寬度，不足的左邊補空格：
sprintf(s, “%8d%8d”, 123, 4567); //產生：“ 123 4567″
當然也可以左對齊：
sprintf(s, “%-8d%8d”, 123, 4567); //產生：“123 4567″
也可以按照16進位制列印：
sprintf(s, “%8x”, 4567); //小寫16進位制，寬度佔8個位置，右對齊
sprintf(s, “%-8X”, 4568); //大寫16進位制，寬度佔8個位置，左對齊
這樣，一個整數的16進位制字串就很容易得到，但我們在列印16進位制內容時，通常想要一種左邊補0的等寬格式，那該怎麼做呢？很簡單，在表示寬度的數字前面加個0就可以了。
sprintf(s, “%08X”, 4567); //產生：“000011D7″
上面以”%d”進行的10進位制列印同樣也可以使用這種左邊補0的方式。
這裡要注意一個符號擴充套件的問題：比如，假如我們想列印短整數（short）-1的記憶體16進製表示形式，在Win32平臺上，一個 short型佔2個位元組，所以我們自然希望用4個16進位制數字來列印它：
short si = -1;
sprintf(s, “%04X”, si);
產生“FFFFFFFF”，怎麼回事？因為 spritnf是個變參函式，除了前面兩個引數之外，後面的引數都不是型別安全的，函式更沒有辦法僅僅通過一個“%X”就能得知當初函式呼叫前引數壓棧時 被壓進來的到底是個4位元組的整數還是個2位元組的短整數，所以採取了統一4位元組的處理方式，導致引數壓棧時做了符號擴充套件，擴充套件成了32位的整數-1，列印時 4個位置不夠了，就把32位整數-1的8位16進位制都打印出來了。如果你想看si的本來面目，那麼就應該讓編譯器做0擴充套件而不是符號擴充套件（擴充套件時二進位制左 邊補0而不是補符號位）：
sprintf(s, “%04X”, (unsigned short)si);
就可以了。或者：
unsigned short si = -1;
sprintf(s, “%04X”, si);
sprintf和printf還可以按8進位制列印整數字符串，使用”%o”。注意8進位制和16進位制都不會打印出負數，都是無符號的，實際上也就是變數的內部編碼的直接的16進位制或8進製表示。
2. 控制浮點數列印格式
sprintf(s, “%f”, 3.1415926); //產生“3.141593″
但有時我們希望自己控制列印的寬度和小數位數，這時就應該使用：”%m.nf”格式，其中m表示列印的寬度，n表示小數點後的位數。比如：
sprintf(s, “%10.3f”, 3.1415626); //產生：“ 3.142″
sprintf(s, “%-10.3f”, 3.1415626); //產生：“3.142 ”
sprintf(s, “%.3f”, 3.1415626); //不指定總寬度，產生：“3.142″
注意一個問題，你猜
int i = 100;
sprintf(s, “%.2f”, i);
會打出什麼東東來？“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果，原因跟前面提到的一樣，引數壓棧時呼叫者並不知道跟i相對應的格式控制符是個”%f”。而函式執行時函式本身則並不知道當年被壓入棧裡的是個整數，於是可憐的儲存整數i的那4個位元組就被不由分說地強行作為浮點數格式來解釋了，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，那麼倒可以使用這種方法來檢驗一下你手工編排的結果是否正確。J
字元/Ascii碼對照
我們知道，在C/C++語言中，char也是一種普通 的scalable型別，除了字長之外，它與short，int，long這些型別沒有本質區別，只不過被大家習慣用來表示字元和字串而已。（或許當年 該把這個型別叫做“byte”，然後現在就可以根據實際情況，使用byte或short來把char通過typedef定義出來，這樣更合適些）
於是，使用”%d”或者”%x”列印一個字元，便能得 出它的10進位制或16進位制的ASCII碼；反過來，使用”%c”列印一個整數，便可以看到它所對應的ASCII字元。以下程式段把所有可見字元的 ASCII碼對照表列印到螢幕上（這裡採用printf，注意”#”與”%X”合用時自動為16進位制數增加”0X”字首）：
for(int i = 32; i < 127; i++) {
printf(”[ %c ]: %3d 0x%#04X/n”, i, i, i);
}
3. 連線字串
sprintf的格式控制串中既然可以插入各種東西，並最終把它們“連成一串”，自然也就能夠連線字串，從而在許多場合可以替代strcat，但sprintf能夠一次連線多個字串（自然也可以同時在它們中間插入別的內容，總之非常靈活）。比如：
char* who = “I”;
char* whom = “CSDN”;
sprintf(s, “%s love %s.”, who, whom); //產生：“I love CSDN. ”
strcat 只能連線字串（一段以'/0'結尾的字 符陣列或叫做字元緩衝，null-terminated-string），但有時我們有兩段字元緩衝區，他們並不是以'/0'結尾。比如許多從第三方庫函 數中返回的字元陣列，從硬體或者網路傳輸中讀進來的字元流，它們未必每一段字元序列後面都有個相應的'/0'來結尾。如果直接連線，不管是sprintf 還是strcat肯定會導致非法記憶體操作，而strncat也至少要求第一個引數是個null-terminated-string，那該怎麼辦呢？我們 自然會想起前面介紹列印整數和浮點數時可以指定寬度，字串也一樣的。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，正確的應該是：
sprintf(s, “%.7s%.7s”, a1, a2);//產生：“ABCDEFGHIJKLMN”
這可以類比列印浮點數的”%m.nf”，在”%m.ns”中，m表示佔用寬度（字串長度不足時補空格，超出了則按照實際寬度列印），n才表示從相應的字串中最多取用的字元數。通常在列印字串時m沒什麼大用，還是點號後面的n用的多。自然，也可以前後都只取部分字元：
sprintf(s, “%.6s%.5s”, a1, a2);//產生：“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 長度資訊的數字是動態的，而不是靜態指定的，因為許多時候，程式要到執行時才會清楚到底需要取字元陣列中的幾個字元，這種動態的寬度/精度設定功能在 sprintf的實現中也被考慮到了，sprintf採用”*”來佔用一個本來需要一個指定寬度或精度的常數數字的位置，同樣，而實際的寬度或精度就可以 和其它被列印的變數一樣被提供出來，於是，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，前面介紹的列印字元、整數、浮點數等都可以動態指定那些常量值，比如：
sprintf(s, “%-*d”, 4, ‘A'); //產生“65 ”
sprintf(s, “%#0*X”, 8, 128); //產生“0X000080″，“#”產生0X
sprintf(s, “%*.*f”, 10, 2, 3.1415926); //產生“ 3.14″
4. 列印地址資訊
有時除錯程式時，我們可能想檢視某些變數或者成員的地址，由於地址或者指標也不過是個32位的數，你完全可以使用列印無符號整數的”%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進位制而不是10進位制來顯示一個地址：
sprintf(s, “%08X”, &i);
然而，這些都是間接的方法，對於地址列印，sprintf 提供了專門的”%p”：
sprintf(s, “%p”, &i);
我覺得它實際上就相當於：
sprintf(s, “%0*x”, 2 * sizeof(void *), &i);
5. 利用sprintf的返回值
較少有人注意printf/sprintf函式的返回值，但有時它卻是有用的，spritnf返回了本次函式呼叫最終列印到字元緩衝區中的字元數目。也就是說每當一次sprinf呼叫結束以後，你無須再呼叫一次strlen便已經知道了結果字串的長度。如：
int len = sprintf(s, “%d”, i);
對於正整數來說，len便等於整數i的10進位制位數。
下面的是個完整的例子，產生10個[0, 100)之間的隨機數，並將他們列印到一個字元陣列s中，以逗號分隔開。
由於sprintf跟printf在用法上幾乎一樣，只是列印的目的地不同而已，前者列印到字串中，後者則直接在命令列上輸出。這也導致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是個變參函式，定義如下：
int sprintf( char *buffer, const char *format [, argument] … );
除了前兩個引數型別固定外，後面可以接任意多個引數。而它的精華，顯然就在第二個引數：格式化字串上。
printf 和sprintf都使用格式化字串來指 定串的格式，在格式串內部使用一些以“%”開頭的格式說明符（format specifications）來佔據一個位置，在後邊的變參列表中提供相應的變數，最終函式就會用相應位置的變數來替代那個說明符，產生一個呼叫者想要 的字串。
1. 格式化數字字串
//把整數123列印成一個字串儲存在s中。
sprintf(s, “%d”, 123); //產生“123″
可以指定寬度，不足的左邊補空格：
sprintf(s, “%8d%8d”, 123, 4567); //產生：“ 123 4567″
當然也可以左對齊：
sprintf(s, “%-8d%8d”, 123, 4567); //產生：“123 4567″
也可以按照16進位制列印：
sprintf(s, “%8x”, 4567); //小寫16進位制，寬度佔8個位置，右對齊
sprintf(s, “%-8X”, 4568); //大寫16進位制，寬度佔8個位置，左對齊
這樣，一個整數的16進位制字串就很容易得到，但我們在列印16進位制內容時，通常想要一種左邊補0的等寬格式，那該怎麼做呢？很簡單，在表示寬度的數字前面加個0就可以了。
sprintf(s, “%08X”, 4567); //產生：“000011D7″
上面以”%d”進行的10進位制列印同樣也可以使用這種左邊補0的方式。
這裡要注意一個符號擴充套件的問題：比如，假如我們想列印短整數（short）-1的記憶體16進製表示形式，在Win32平臺上，一個 short型佔2個位元組，所以我們自然希望用4個16進位制數字來列印它：
short si = -1;
sprintf(s, “%04X”, si);
產生“FFFFFFFF”，怎麼回事？因為 spritnf是個變參函式，除了前面兩個引數之外，後面的引數都不是型別安全的，函式更沒有辦法僅僅通過一個“%X”就能得知當初函式呼叫前引數壓棧時 被壓進來的到底是個4位元組的整數還是個2位元組的短整數，所以採取了統一4位元組的處理方式，導致引數壓棧時做了符號擴充套件，擴充套件成了32位的整數-1，列印時 4個位置不夠了，就把32位整數-1的8位16進位制都打印出來了。如果你想看si的本來面目，那麼就應該讓編譯器做0擴充套件而不是符號擴充套件（擴充套件時二進位制左 邊補0而不是補符號位）：
sprintf(s, “%04X”, (unsigned short)si);
就可以了。或者：
unsigned short si = -1;
sprintf(s, “%04X”, si);
sprintf和printf還可以按8進位制列印整數字符串，使用”%o”。注意8進位制和16進位制都不會打印出負數，都是無符號的，實際上也就是變數的內部編碼的直接的16進位制或8進製表示。
2. 控制浮點數列印格式
sprintf(s, “%f”, 3.1415926); //產生“3.141593″
但有時我們希望自己控制列印的寬度和小數位數，這時就應該使用：”%m.nf”格式，其中m表示列印的寬度，n表示小數點後的位數。比如：
sprintf(s, “%10.3f”, 3.1415626); //產生：“ 3.142″
sprintf(s, “%-10.3f”, 3.1415626); //產生：“3.142 ”
sprintf(s, “%.3f”, 3.1415626); //不指定總寬度，產生：“3.142″
注意一個問題，你猜
int i = 100;
sprintf(s, “%.2f”, i);
會打出什麼東東來？“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果，原因跟前面提到的一樣，引數壓棧時呼叫者並不知道跟i相對應的格式控制符是個”%f”。而函式執行時函式本身則並不知道當年被壓入棧裡的是個整數，於是可憐的儲存整數i的那4個位元組就被不由分說地強行作為浮點數格式來解釋了，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，那麼倒可以使用這種方法來檢驗一下你手工編排的結果是否正確。J
字元/Ascii碼對照
我們知道，在C/C++語言中，char也是一種普通 的scalable型別，除了字長之外，它與short，int，long這些型別沒有本質區別，只不過被大家習慣用來表示字元和字串而已。（或許當年 該把這個型別叫做“byte”，然後現在就可以根據實際情況，使用byte或short來把char通過typedef定義出來，這樣更合適些）
於是，使用”%d”或者”%x”列印一個字元，便能得 出它的10進位制或16進位制的ASCII碼；反過來，使用”%c”列印一個整數，便可以看到它所對應的ASCII字元。以下程式段把所有可見字元的 ASCII碼對照表列印到螢幕上（這裡採用printf，注意”#”與”%X”合用時自動為16進位制數增加”0X”字首）：
for(int i = 32; i < 127; i++) {
printf(”[ %c ]: %3d 0x%#04X/n”, i, i, i);
}
3. 連線字串
sprintf的格式控制串中既然可以插入各種東西，並最終把它們“連成一串”，自然也就能夠連線字串，從而在許多場合可以替代strcat，但sprintf能夠一次連線多個字串（自然也可以同時在它們中間插入別的內容，總之非常靈活）。比如：
char* who = “I”;
char* whom = “CSDN”;
sprintf(s, “%s love %s.”, who, whom); //產生：“I love CSDN. ”
strcat 只能連線字串（一段以'/0'結尾的字 符陣列或叫做字元緩衝，null-terminated-string），但有時我們有兩段字元緩衝區，他們並不是以'/0'結尾。比如許多從第三方庫函 數中返回的字元陣列，從硬體或者網路傳輸中讀進來的字元流，它們未必每一段字元序列後面都有個相應的'/0'來結尾。如果直接連線，不管是sprintf 還是strcat肯定會導致非法記憶體操作，而strncat也至少要求第一個引數是個null-terminated-string，那該怎麼辦呢？我們 自然會想起前面介紹列印整數和浮點數時可以指定寬度，字串也一樣的。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，正確的應該是：
sprintf(s, “%.7s%.7s”, a1, a2);//產生：“ABCDEFGHIJKLMN”
這可以類比列印浮點數的”%m.nf”，在”%m.ns”中，m表示佔用寬度（字串長度不足時補空格，超出了則按照實際寬度列印），n才表示從相應的字串中最多取用的字元數。通常在列印字串時m沒什麼大用，還是點號後面的n用的多。自然，也可以前後都只取部分字元：
sprintf(s, “%.6s%.5s”, a1, a2);//產生：“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 長度資訊的數字是動態的，而不是靜態指定的，因為許多時候，程式要到執行時才會清楚到底需要取字元陣列中的幾個字元，這種動態的寬度/精度設定功能在 sprintf的實現中也被考慮到了，sprintf採用”*”來佔用一個本來需要一個指定寬度或精度的常數數字的位置，同樣，而實際的寬度或精度就可以 和其它被列印的變數一樣被提供出來，於是，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，前面介紹的列印字元、整數、浮點數等都可以動態指定那些常量值，比如：
sprintf(s, “%-*d”, 4, ‘A'); //產生“65 ”
sprintf(s, “%#0*X”, 8, 128); //產生“0X000080″，“#”產生0X
sprintf(s, “%*.*f”, 10, 2, 3.1415926); //產生“ 3.14″
4. 列印地址資訊
有時除錯程式時，我們可能想檢視某些變數或者成員的地址，由於地址或者指標也不過是個32位的數，你完全可以使用列印無符號整數的”%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進位制而不是10進位制來顯示一個地址：
sprintf(s, “%08X”, &i);
然而，這些都是間接的方法，對於地址列印，sprintf 提供了專門的”%p”：
sprintf(s, “%p”, &i);
我覺得它實際上就相當於：
sprintf(s, “%0*x”, 2 * sizeof(void *), &i);
5. 利用sprintf的返回值
較少有人注意printf/sprintf函式的返回值，但有時它卻是有用的，spritnf返回了本次函式呼叫最終列印到字元緩衝區中的字元數目。也就是說每當一次sprinf呼叫結束以後，你無須再呼叫一次strlen便已經知道了結果字串的長度。如：
int len = sprintf(s, “%d”, i);
對於正整數來說，len便等於整數i的10進位制位數。
下面的是個完整的例子，產生10個[0, 100)之間的隨機數，並將他們列印到一個字元陣列s中，以逗號分隔開。