详解C语言中printf输出的相关函数

C语言printf()函数：格式化输出函数
printf()函数是最常用的格式化输出函数，其原型为：

  int printf( char * format, ... );

printf()会根据参数 format 字符串来转换并格式化数据，然后将结果输出到标准输出设备（显示器），直到出现字符串结束('\0')为止。

参数 format 字符串可包含下列三种字符类型：

1. 一般文本，将会直接输出
2. ASCII 控制字符，如\t、\n 等有特定含义
3. 格式转换字符

格式转换为一个百分比符号(%)及其后的格式字符所组成。一般而言，每个%符号在其后都必需有一个参数与之相呼应（只有当%%转换字符出现时会直接输出%字符），而欲输出的数据类型必须与其相对应的转换字符类型相同。

printf()格式转换的一般形式如下：

  %(flags)(width)(. prec)type

以括号括起来的参数为选择性参数，而%与type 则是必要的，下面介绍 type 的几种形式。

1) 整数

• %d  整数的参数会被转成有符号的十进制数字
• %u  整数的参数会被转成无符号的十进制数字
• %o  整数的参数会被转成无符号的八进制数字
• %x  整数的参数会被转成无符号的十六进制数字，并以小写abcdef 表示
• %X  整数的参数会被转成无符号的十六进制数字，并以大写ABCDEF 表示浮点型数
• %f double  型的参数会被转成十进制数字，并取到小数点以下六位，四舍五入
• %e double  型的参数以指数形式打印，有一个数字会在小数点前，六位数字在小数点后，而在指数部分会以小写的e 来表示
• %E 与%e 作用相同，唯一区别是指数部分将以大写的E 来表示
• %g double  型的参数会自动选择以%f 或%e 的格式来打印，其标准是根据打印的数值及所设置的有效位数来决定。
• %G 与%g 作用相同，唯一区别在以指数形态打印时会选择%E 格式。

2) 字符及字符串

• %c 整型数的参数会被转成unsigned char 型打印出
• %s 指向字符串的参数会被逐字输出，直到出现NULL 字符为止
• %p 如果是参数是"void *"型指针则使用十六进制格式显示

prec 有几种情况：

• 正整数的最小位数
• 在浮点型数中代表小数位数
• 格式代表有效位数的最大值
• 在%s 格式代表字符串的最大长度
• 若为×符号则代表下个参数值为最大长度

width 为参数的最小长度，若此栏并非数值，而是*符号，则表示以下一个参数当做参数长度。

flags 有下列几种情况

• +  一般在打印负数时，printf ()会加印一个负号，整数则不加任何负号，此旗标会使得在打印正数前多一个正号 (+)。
• #  此旗标会根据其后转换字符的不同而有不同含义。当在类型为o 之前 (如%#o)，则会在打印八进制数值前多印一个o。而在类型为x 之前 (%#x)则会在打印十六进制数前多印'0x'，在型态为e、E、f、g 或G 之前则会强迫数值打印小数点。在类型为g 或G 之前时则同时保留小数点及小数位数末尾的零。
• 0  当有指定参数时，无数字的参数将补上0。默认是关闭此旗标，所以一般会打印出空白字符。

【返回值】成功则返回写入的字符数目。

如果发生写入错误，将会设置文件错误标志（可通过 ferror() 检测），并返回一个负数。

如果在写入宽字符时一个多字节的字符发生编码错误，那么 errno 将被设置为 EILSEQ，并返回一个负数。

printf( format, ... ) 等价于 fprintf(stdout, format, ...)，更多信息请参考 fprintf() 函数。

【实例】分别输出整数、浮点数和字符串。

#include<stdio.h>
int main(void)
{
  int a=1;
  float b=5.0;
  char str[100]= "";
  scanf("%c %c %c",&a,&b,str);
  /*分别演示 整数*/
  printf("int is:%d\n",a);
  /*分别演示 浮点数*/
  printf("float is:%f\n",b);
  /*分别演示 字符串*/
  printf("char is:%s\n",str);
  
  return 0;
}

输出结果：
【运行结果】

1 4.4 fs
int is:1
float is:4.400000
char is:fs

例子首先是等待用户输入整数浮点数和一个字符串，然后调用函数printf()按照对应的格式输出。

又如，输出更多格式的数据。

#include <stdio.h>
int main()
{
  printf ("Characters: %c %c \n", 'a', 65);
  printf ("Decimals: %d %ld\n", 1977, 650000L);
  printf ("Preceding with blanks: %10d \n", 1977);
  printf ("Preceding with zeros: %010d \n", 1977);
  printf ("Some different radices: %d %x %o %#x %#o \n", 100, 100, 100, 100, 100);
  printf ("floats: %4.2f %+.0e %E \n", 3.1416, 3.1416, 3.1416);
  printf ("Width trick: %*d \n", 5, 10);
  printf ("%s \n", "A string");
  return 0;
}

输出结果：

Characters: a A
Decimals: 1977 650000
Preceding with blanks:    1977
Preceding with zeros: 0000001977
Some different radices: 100 64 144 0x64 0144
floats: 3.14 +3e+000 3.141600E+000
Width trick:  10
A string

C语言fprintf()函数：输出函数(格式化输出数据至文件)
头文件：

#include <stdio.h>

定义函数：

int fprintf(FILE * stream, const char * format, ...);

函数说明：fprintf()会根据参数format 字符串来转换并格式化数据, 然后将结果输出到参数stream 指定的文件中, 直到出现字符串结束('\0')为止。

返回值：关于参数format 字符串的格式请参考printf(). 成功则返回实际输出的字符数, 失败则返回-1, 错误原因存于errno 中.

范例

#include <stdio.h>
main()
{
  int i = 150;
  int j = -100;
  double k = 3.14159;
  fprintf(stdout, "%d %f %x \n", j, k, i);
  fprintf(stdout, "%2d %*d\n", i, 2, i);
}

执行：

-100 3.141590 96
150 150

C语言sprintf()函数：将格式化的数据写入字符串
头文件：

#include <stdio.h>

sprintf()函数用于将格式化的数据写入字符串，其原型为：

int sprintf(char *str, char * format [, argument, ...]);

【参数】str为要写入的字符串；format为格式化字符串，与printf()函数相同；argument为变量。

除了前两个参数类型固定外，后面可以接任意多个参数。而它的精华，显然就在第二个参数--格式化字符串--上。 printf()和sprintf()都使用格式化字符串来指定串的格式，在格式串内部使用一些以“%”开头的格式说明符（format specifications）来占据一个位置，在后边的变参列表中提供相应的变量，最终函数就会用相应位置的变量来替代那个说明符，产生一个调用者想要的字符串。

sprintf()最常见的应用之一莫过于把整数打印到字符串中，如：

•     sprintf(s, "%d", 123);  //把整数123打印成一个字符串保存在s中
•     sprintf(s, "%8x", 4567);  //小写16进制，宽度占8个位置，右对齐

sprintf的作用是将一个格式化的字符串输出到一个目的字符串中，而printf是将一个格式化的字符串输出到屏幕。sprintf的第一个参数应该是目的字符串，如果不指定这个参数，执行过程中出现 "该程序产生非法操作,即将被关闭...."的提示。

sprintf()会根据参数format 字符串来转换并格式化数据，然后将结果复制到参数str 所指的字符串数组，直到出现字符串结束('\0')为止。关于参数format 字符串的格式请参考printf()。

【返回值】成功则返回参数str 字符串长度，失败则返回-1，错误原因存于errno 中。

注意：C语言对数组进行操作时并不检测数组的长度，如果str的长度不够，sprintf()很容易造成缓冲区溢出，带来意想不到的后果，黑客经常利用这个弱点攻击看上去安全的系统。请看下面的代码：

#include <stdio.h>
main()
{
  char buf[10];
  sprintf(buf, "The length of the string is more than 10");
  printf("%s", buf);
}

编译并运行，屏幕上输出”The length of the string is more than 10“，同时系统提示程序已经停止。原因就是要写入的字符串的长度超过了buf的长度，造成缓冲区溢出。

使用snprintf()来代替sprintf()将能够很好的解决这个问题。

【实例】打印字母a的ASCII值。

#include <stdio.h>
main()
{
  char a = 'a';
  char buf[80];
  sprintf(buf, "The ASCII code of a is %d.", a);
  printf("%s", buf);
}

运行结果：

The ASCII code of a is 97.

又如，产生10个100以内的随机数并输出。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>
int main(void)
{
  char str[100];
  int offset =0;
  int i=0;
  srand(time(0)); // *随机种子
  for(i = 0;i<10;i++)
  {
    offset+=sprintf(str+offset,"%d,",rand()%100); // 格式化的数据写入字符串
  }
  str[offset-1]='\n';
  printf(str);
  return 0;
}

运行结果：

74,43,95,95,44,90,70,23,66,84

例子使用了一个新函数srand()，它能产生随机数。例子中最复杂的部分是for循环中每次调用函数sprintf()往字符数组写数据的时候，str+foffset为每次写入数据的开始地址，最终的结果是所有产生的随机数据都被以整数的形式存入数组中。