C++20的std::format怎么用_C++类型安全且可扩展的现代化字符串格式化库

在C++20之前，字符串格式化主要依赖于C风格的printf或手动拼接，既不安全也不方便。C++20引入了std::format，基于Python的str.format()设计，提供类型安全、可扩展且高性能的格式化方式。

基本用法：替代printf的安全方式

std::format使用类似Python的占位符语法，编译时检查类型，避免缓冲区溢出和类型不匹配问题。

包含头文件：#include <format></format>

std::string result = std::format("Hello, {}! You are {} years old.", "Alice", 25);
// 输出: Hello, Alice! You are 25 years old.

支持位置参数和命名参数：

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• std::format("{0}, {1}, {0}", "A", "B") → "A, B, A"
• C++20目前不支持命名参数（如{name}），但提案已在路上

格式说明符：控制输出样式

在{}中使用:后接格式说明符，控制对齐、精度、进制等。

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• 数值格式：
  std::format("{:06d}", 42) → "000042"
  std::format("{:.2f}", 3.14159) → "3.14"
  std::format("{:x}", 255) → "ff"（十六进制）
• 对齐与填充：
  std::format("{:>8}", "hi") → " hi"（右对齐）
  std::format("{:_^10}", "hi") → "____hi____"（居中，下划线填充）
• 时间格式（需chrono支持）：
  std::format("{:%Y-%m-%d}", std::chrono::system_clock::now())

自定义类型支持格式化

要让自定义类型支持std::format，需特化std::formatter模板。

struct Point {
    int x, y;
};

template
struct std::formatter {
    constexpr auto parse(auto& ctx) { return ctx.begin(); }

    auto format(const Point& p, auto& ctx) const {
        return std::format_to(ctx.out(), "({},{})", p.x, p.y);
    }
};

std::format("Position: {}", Point{1, 2}); // → Position: (1,2)

关键点：

• parse：解析格式字符串（如支持:x或:y可在此处理）
• format：实际写入格式化内容，使用std::format_to写入输出迭代器

性能与注意事项

std::format比printf稍慢但更安全，比流操作符更简洁高效。

• 确保编译器支持C++20（GCC 13+, Clang 14+, MSVC 19.30+）
• 某些标准库实现可能默认未启用<format></format>（如libstdc++需定义__cpp_lib_format）
• 调试时可用std::vformat配合std::make_format_args实现动态格式化

基本上就这些。std::format统一了C++的格式化需求，类型安全又易于扩展，是现代C++字符串处理的推荐方式。