Уроки по программированию

6.2. Форматный вывод

Форматный ввод-вывод позволяет передавать программе и выдавать из программы на внешнее устройство символьные, строковые и числовые значения, обеспечивая преобразование данных в процессе ввода-вывода. Для форматного вывода используется функция printf(), обращение к которой, в общем виде можно записать следующим образом:

где

• <строка_вывода> – это строка, в состав которой входят обычные символы и группы специальных символов, называемых форматами (или спецификациями преобразований);
• <список_вывода> – это перечисление элементов вывода, отделенных друг от друга запятой: <элемент1>,<элемент2>,...,<элементN>. В качестве <элемент> могут быть использованы константы, переменные и выражения.

Строка вывода и список вывода, в свою очередь, должны быть отделены друг от друга запятой, как это видно из общей формы записи функции printf(). Функция printf() печатает строку вывода и значения элементов списка вывода. Если в качестве элемента записана константа, то печатается константа; если переменная, то печатается значение переменной; если выражение, то печатается значение выражения. Чтобы разобраться, как работает функция printf() и какова роль форматов в строке вывода, рассмотрим фрагмент программы:

int x,y;
x=8;y=5;
printf("Если к %d прибавить %d, то получим %d.",x,y,x+y);

Что будет напечатано в результате выполнения программы? Во-первых, "разложим" обращение к функции на составные части в соответствии с общей формой записи. Строка:

"Если к %d прибавить %d, то получим %d.",

названная в наших обозначениях строкой вывода, содержит, кроме обычных символов, 3 группы символов, представляющих собой форматы, а именно: %d %d %d , которые обозначают, что в списке вывода имеются 3 элемента, значения которых должны быть напечатаны в форме десятичной целой константы (об этом говорит символ в форматах – d). Во-вторых, список вывода содержит 3 элемента, значения которых нужно напечатать: две переменные и одно выражение: x,y,х+у.

Таким образом, каждому формату из строки вывода соответствует элемент из списка вывода. Функция printf() осуществляет печать строки вывода, и если в ней имеется формат, то вместо i-ого формата "вставляется" в печатаемую строку значение i-ого элемента списка вывода. В результате выполнения этого фрагмента программы будет напечатано:

Если к 8 прибавить 5, то получим 13.

В общем случае форматы определяют, к какому виду должны быть преобразованы значения печатаемых элементов, и поэтому форматы часто называют еще и по-другому – спецификациями преобразования.

Так, например, значение элемента типа int может быть напечатано в виде вещественной константы с точкой или с порядком, либо в виде шестнадцатеричного или восьмеричного представления.

Каким же образом компилятор выделяет форматы из строки вывода? Отличительным признаком формата является символ %, за которым следуют строго определенные символы, задающие формат. В общем случае формат, содержащийся в строке вывода, имеет следующую форму записи:

Обязательными составными частями формата должны быть первый символ % и последний символ <символ преобразования>. Остальные компоненты общей формы записи могут быть опущены, как это имеет место в только что рассмотренном примере (формат %d, где d – cимвол преобразования).

Символ преобразования определяет, в каком виде должно быть напечатано выводимое значение. В качестве символа преобразования могут быть использованы символы из таблицы 6.1.

Таблица 6.1. Символы преобразования

Замечание. n – спецификатор указывающий, что в целочисленной переменной, на которую указывает ассоциированный с данным спецификатором указатель, будет храниться число символов, выведенных к моменту обработки спецификации %n, ничего печататься при этом не будет. Пример смотрите в конце страницы.

Составные части формата, находящиеся между символом % и символом преобразования, называются модификаторами. Влияние модификаторов, если они использованы в формате, на вид печатаемого значения заключается в следующем:

• знак минус указывает на то, что печатаемое значение должно быть "прижато" к левой границе поля вывода. Если минус в формате отсутствует, печатаемое значение прижимается к правой границе поля вывода;
• <строка цифр1> задает минимальную ширину (размер) поля вывода. Большее поле будет использовано, если печатаемое число (или строка) не помещается в заданное поле. Если печатаемое число (или строка) меньше заданной ширины поля вывода, то оно дополняется ведущими пробелами так, чтобы была выдержана заданная ширина поля. Если <строка цифр1> начинается с нуля (этот нуль не означает, что размер восьмеричный), то вместо пробелов добавляются нули;
• знак точка отделяет <строку цифр1> от <строки цифр2>;
• <строка цифр2> определяет разрядность. Для вещественных типов данных – количество печатаемых цифр справа от десятичной точки, для строк – количество печатаемых символов;
• l – маркер длины указывает, что соответствующий элемент данных имеет тип long, а не int.

Рассмотрим, как форматы влияют на вид печатаемых значений.

Пример1. Влияние модификатора ширины поля <строка цифр1> на печать целого числа.

main()
{
  printf("//%d//\n",336);     //модификаторы отсутствуют
  printf("//%2d//\n",336);    //ширина поля меньше ширины числа 
  printf("//%10d//\n",336);   //ширина поля больше ширины числа 
  printf("//%-10d//\n",336);  //число прижато к левой границе поля вывода
}

В строке вывода записаны символы /, чтобы при печати было видно, где начинается и заканчивается каждое поле. Кроме того, в строке вывода имеется управляющий символ \n (новая строка), который обеспечивает для каждой функции printf() печать с новой строки. Результат выполнения программы будет следующим:

 /336/
 /336/
 /       336/
 /336       /

Пример 2. Влияние форматов на печать вещественных данных.

main()
{
   printf("//%f//\n",1234.56);     //модификаторов нет
   printf("//%e//\n",1234.56);     //модификаторов нет
   printf("//%4.2f//\n",1234.56);  //число не входит в заданную ширину
   printf("//%3.1f//\n",1234.56);  //число не входит в ширину
   printf("//%10.3f//\n",1234.56);
   printf("//%10.3e//\n",1234.56);
}

Результаты выполнения:

/1234.560000/
/1.234560е+03/
/1234.56/
/1234.6/
/ 1234.560/
/ 1.234е+03/

В первых двух случаях модификаторы отсутствуют. С шириной поля все ясно – число занимает такой размер поля, который ему требуется, а вот точность по умолчанию равна 6, что обозначает 6 знаков после десятичной точки. Как видим, напечатанное число в формате %f отличается от исходного. Это произошло потому, что на печать выводится 10 цифр, в то время как числа с плавающей точкой в системе, на которой была просчитана программа, изображаются с точностью до 6-7 цифр.

По умолчанию для формата %е в мантиссе печатается одна цифра слева от десятичной точки и шесть справа, а порядок подбирается такой, чтобы обеспечить необходимое значение. Однако лишние нули нет смысла выводить и, чтобы избежать этого, нужно задать точность – число цифр справа от десятичной точки. Последние четыре оператора записаны с модификаторами ширины поля точности. Обратите внимание, что четвертый и шестой операторы производят округление выводимых данных.

Пример 3. Влияние модификаторов на печать строк.

main()
{
   printf("//%2s//\n","Выдающееся достижение!");
   printf("//%25s//\n","Выдающееся достижение!");
   printf("//%25.5s//\n","Выдающееся достижение!");
   printf("//%-25.5s//\n","Выдающееся достижение!");
}
//Результат работы программы:
/Выдающееся достижение!/
/   Выдающееся достижение!/
/                    Выдаю/
/Выдаю                    /

В заключение отметим некоторые особенности использования функции printf() для вывода результатов работы программы.

1. Функция printf() использует строку вывода, для того чтобы определить, сколько будет элементов в списке вывода. Таким образом, i-ому формату строки вывода должен соответствовать i-ый элемент списка вывода. Программа будет выдавать абсурдные результаты, если количество форматов и количество элементов вывода не будет совпадать.

2. Функцию printf() можно использовать для печати каких-либо сообщений. В этом случае в строке вывода не должно быть форматов, а список вывода должен отсутствовать, например: printf("данные:\n");

3. Если в строке вывода имеются управляющие символы (см. 3.1.3.), то они действуют в соответствии с функциональным назначением, осуществляя, например, подачу звукового сигнала, возврат каретки, переход на новую строку и т.д.

4. В случае возникновения ошибки вывода функция возвращает EOF, в противном случае возвращается количество выведенных символов и, следовательно, допустим оператор программы, например, такой: к=printf("%d\n",j);

5. Так как символ % является признаком формата, то для того, чтобы его напечатать, в строке вывода нужно задать \% или %%, например:

int k=25;
printf("Ожидается снижение цен на %d\%",k);

В результате отработки этого фрагмента программы будет напечатано:
Ожидается снижение цен на 25%

Как факт маловероятно, но именно это будет напечатано.

6.Для записи количества выведенных символов на данный момент используется формат n

main() 
{  int i = 0;
   int *ptri = &i;
   printf("12345678%n abc",ptri);  //по адресу ptri запишется количество 
                                   //выведенных символов на момент  
   printf("\ni = %d",i);           //использования формата %n
   getch();
}
// результат работы программы 
12345678 abc
i = 8