C++ std::format

在 C++20 中，<format> 头文件引入了 std::format() 函数，用来把多个变量或数值按照指定格式拼接成一个新的 std::string 字符串。

以前我们控制小数位数或对齐宽度时，需要连着写 std::fixed、std::setprecision() 等一长串流控制符。如果调用 std::to_string() 把小数转成字符串，也没法直接指定保留几位小数。使用 std::format() 之后，我们只需要通过 {} 占位符把 “文字模板” 和 “待填数据” 分开写，排版和转换都会清爽很多。

占位符 {} 与参数替换

在 C++ 中，使用 std::format() 时，我们先写出一段带有 {} 的格式字符串，再把要填入的数据按顺序写在后面即可。

语法：

#include <format>

std::string 变量名 = std::format("格式字符串", 参数1, 参数2, ...);

说明：

格式字符串中的 {} 叫做 “占位符”。需要注意的是，std::format() 的作用是生成并返回一个新的 std::string 字符串，它本身不会直接往屏幕上打印内容。拿到返回的字符串后，我们可以将它保存到变量里，也可以交给 std::cout 输出。

此外，由于 <format> 是 C++20 新增的标准库头文件，我们在本地使用 g++ 编译代码时，记得加上 -std=c++20 参数。

示例 1：按顺序替换占位符

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

int main() {
    std::string name = "Jack";
    int score = 95;

    std::string msg = std::format("{} 得分：{}", name, score);
    std::cout << msg << '\n';
    return 0;
}

运行结果如下。

Jack 得分：95

分析：

在这个例子中，格式字符串里包含两个空的 {} 占位符，它们会按照从左到右的顺序，依次被替换为变量 name 和 score 的值。

由于单层花括号 {} 已经被当成了占位符语法，如果我们想在最终字符串里保留普通的花括号字符 { 或 }，只需要连写两个相同的花括号即可，比如下面这样：

std::string s = std::format("集合：{{1, 2, {}}}", 3);
std::cout << s << '\n';

这段代码运行后会输出 "集合：{1, 2, 3}"。其中外层的 {{ 和 }} 会转义保留为一对普通花括号，只有最里面那个单层的 {} 会被替换成数字 3。

除了按默认顺序替换之外，我们还可以在花括号里写上从 0 开始的参数编号，比如 {0} 表示第 1 个数据参数，{1} 表示第 2 个数据参数。当同一个变量需要在句子里重复出现多次时，这种写法非常省事。

示例 2：按编号指定参数位置

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

int main() {
    std::string lang = "C++";
    int year = 2026;

    std::string s = std::format("{0}：{1} 年学 {0}", lang, year);
    std::cout << s << '\n';
    return 0;
}

运行结果如下。

C++：2026 年学 C++

分析：

{0} 对应后面的第 1 个数据参数 lang，{1} 对应第 2 个数据参数 year。虽然结果里出现了两次 "C++"，但我们只需要在参数列表中传入一次 lang 就可以了。

这里小伙伴们要注意，在同一个格式字符串里，“不带编号的 {}” 和 “带编号的 {0}” 不能混在一起使用。

// 正确方式
std::string s1 = std::format("{} 和 {}", a, b);
std::string s2 = std::format("{0} 和 {1}", a, b);

// 错误方式
std::string s3 = std::format("{} 和 {1}", a, b);

在上面代码中，s1 全部按顺序自动替换，s2 全部按编号替换，这两种写法都是合法的。而 s3 把自动顺序和手动编号混在了一起，编译时就会直接报错。同样地，如果占位符的个数多于后面传入的参数个数，也无法通过编译。

控制小数精度与整数进制

如果只写空的 {}，数据会按照默认格式转换成文本。想要进一步控制小数位数、整数进制或对齐方式，我们可以在 {} 内部写一个英文冒号（:），并在冒号后面填上格式说明符。如果同时指定了参数编号，就把编号写在冒号左边，例如 {0:.2f}。

在实际开发中，常用的格式说明符如下表所示。

下面我们先通过一个例子看看如何控制小数位数与整数进制，至于表格后两行的宽度与对齐填充，我们在后面紧接着演示。

示例 3：控制小数精度与进制

#include <format>
#include <iostream>

int main() {
    double price = 12.3456;
    int num = 42;

    std::cout << std::format("2 位小数：{:.2f}", price) << '\n';
    std::cout << std::format("1 位小数：{:.1f}", price) << '\n';
    std::cout << std::format("十六进制：{:#x}", num) << '\n';
    std::cout << std::format("二进制：{:#b}", num) << '\n';
    return 0;
}

运行结果如下。

2 位小数：12.35
1 位小数：12.3
十六进制：0x2a
二进制：0b101010

分析：

{:.2f} 中的冒号 : 表示后面开始写格式要求，.2 表示保留小数点后 2 位，f 表示定点小数（fixed）格式。因此 12.3456 四舍五入后生成了 "12.35"。

而在 {:#x} 和 {:#b} 中，x 和 b 分别代表十六进制和二进制，中间的 # 号用来自动补上 0x 和 0b 前缀。对于这个例子来说，如果我们把 # 去掉写成 {:x} 和 {:b}，输出结果就会变成不带前缀的 2a 和 101010。

设置字段宽度、对齐与填充

在打印对齐内容、生成固定位数的编号或同时控制宽度与小数位数时，我们可以在冒号后面指定最小宽度、对齐方向以及填充字符。

对于 <、>、^ 这 3 个对齐符号，小伙伴们只需要记住一个直观的规律：尖括号的尖头朝向哪边，文字就往哪边靠。其中，< 尖头朝左表示左对齐，> 尖头朝右表示右对齐。而 ^ 像小房顶一样处在中间，表示居中对齐。下面我们来看一个例子。

示例 4：设置宽度与对齐填充

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

int main() {
    std::string text = "C++";
    int id = 7;
    double price = 12.5;

    std::cout << std::format("|{:<8}|", text) << '\n';
    std::cout << std::format("|{:^8}|", text) << '\n';
    std::cout << std::format("|{:>8}|", text) << '\n';
    std::cout << std::format("{:*^11}", text) << '\n';
    std::cout << std::format("工号：{:04d}", id) << '\n';
    std::cout << std::format("单价：{:>8.2f}", price) << '\n';
    return 0;
}

运行结果如下。

|C++     |
|  C++   |
|     C++|
****C++****
工号：0007
单价：   12.50

分析：

从前 3 行输出可以看出，{:<8}、{:^8} 和 {:>8} 都将字段的最小宽度设为了 8 个字符。由于 "C++" 本身占 3 个字符，不足的 5 个位置默认使用空格补齐。

如果我们想把空白处的空格换成其他符号，只需要把填充字符写在冒号后面、对齐符号前面即可。比如 {:*^11} 表示总宽度为 11 个字符，使用星号 * 在左右两侧填充并居中显示。{:04d} 则表示整数至少占 4 位，不足 4 位时在左侧补 0。

当我们需要同时控制 “对齐宽度” 和 “小数位数” 时，按顺序先写宽度、再写 .nf 即可。比如 {:>8.2f} 表示总宽度占 8 个字符且右对齐，同时保留 2 位小数。注意小数点本身也占 1 个字符，"12.50" 一共是 5 个字符，因此左侧自动补了 3 个空格。

另外大家还要留意，这里指定的宽度只是 “最小宽度”。如果实际内容的长度已经超过了设定的宽度，std::format() 会完整保留全部字符，不会把多出来的内容截断。在实际开发中，如果只是简单打印一两个变量，我们直接使用 std::cout << 最省事。当需要拼接多个变量或精细控制小数与对齐格式时，优先使用 std::format() 会清晰很多。