C++snprintf和stringstream，一篇就够啦！

前言

最近写了一个Github的C++Json解析器，这是其中遇到的一个问题，在查询大量资料之后编写了这篇文章。

snprintf()

这个函数位于头文件cstdio中，我们先来看看它的作用是什么：将格式化输入写入指定的缓冲区。

int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...)

• str是指向要写入的缓冲区的指针
• size是要写入的字符的最大数量
• format是一个格式化字符串，用于指定输出的格式
• …是可变参数列表，用于传递变量值

在我的Json项目中，有这么一段代码：

static void dump(double value, string& out){
    // std::isfinite在头文件cmath中，用于判断浮点数是否是有限的
    // 即是否既不是无穷大（inf），也不是非数（NaN）
    //如果参数是有限的浮点数，则返回 true；否则，返回 false。
    if(std::isfinite(value)){
        char buf[32];
        // 在头文件cstdio中
        // 用于：将格式化的输入写入指定的缓冲区
        snprintf(buf, sizeof buf, "%.17g", value);
    }
    else{
        out += "null";
    }
}

在这里，我的使用是：

snprintf(buf, sizeof buf, "%.17g", value);

其中，我只需要再解释一下value就行了：snprintf将变量 value 格式化为一个字符串，也就是将value中所存储的数据更改为字符串类型。
但是我C语言学的不是很深，我对C不是很了解，我只想到了C++的stream头文件好像也是类似的作用，因此可以对它进行一个改写，使其更合乎C++代码的规范：

#include 
// 这个头文件用于规定输入输出的小数点位数
// 全称是“input/output manipulation”
#include 

std::ostringstream oss;
oss << std::setprecision(17) << std::fixed << value;
std::string str = oss.str();

接下来我们就说说sstream这个头文件的使用。

sstream

sstream中有个十分关键的类，叫做stringstream，首先需要说下stringstream它究竟是什么：

stringstream 实际上是使用一个字符串作为内部的缓冲区。在内存中，这个缓冲区是一个字符数组，可以在其中存储任意长度的字符序列。

也就是说，我们能够将stringstream当作一个包装器，用于将字符串类型转换为其他类型。它能够存储任意的字符类型，并且能够很方便地将其转换为不同类型的数据，很安全也很方便。

方法	作用
<<	用于向流中插入数据
>>	用于向流中提取数据
str()	1.获取流中的内容 2.更改流中的内容
setstate()	设置流的状态（状态有很多，使用的时候再去找资料吧）
clear()	清除流的状态标识

本文只给出了stringstream的部分常用函数，它的函数很多，因为它的基类是std::basic_stringstream，再往底层走那些文档我就不是很能看得懂了。
这里就用一个例子来说明stringstream的使用：

#include 
#include 
#include 

int main(){
    std::stringstream ss;
    // 向流中写入数据
    ss << "Hello World";
    // 获取流中的数据
    std::string out = ss.str();
    std::cout << out << std::endl;

    // 使用带参数的str对流中的内容进行替换
    ss.str("None");
    out = ss.str();
    std::cout << out << std::endl;

    // 更改流状态
    ss.setstate(std::ios_base::iostate::_S_badbit);

    // 重置流数据
    // 但是由于流状态已经出错了
    // 此时重置流数据无效
    ss << "Hello";
    out = ss.str();
    std::cout << out << std::endl;

    // 清除状态标识
    ss.clear();
    // 可以重置流数据了
    ss << "Hello";
    out = ss.str();
    std::cout << out << std::endl;
}

str()的使用

str()有两个版本：

• 无参版本：str()函数返回stringstream对象当前的字符序列作为一个std::string对象
• 有参版本：str(const std::string& s)函数将std::string类型的参数s作为stringstream对象的新内容，并清除原有内容

好像这个函数没有什么需要注意的地方：

#include 
#include 
#include 

int main(){
	std::stringstream ss;
	ss.str("hello world");
	std::string out = ss.str();
	std::cout << out;
}

除了使用str()进行数据写入，我们还能够使用它重载的"<<"运算符进行数据写入。
虽然str()和"<<”都有更改stringstream中数据的作用，但是它们的作用还是有所不同：str()是直接替换其中的，而"<<"是将输入的元素添加在原本的数据后面，于是我写了如下代码：

#include 
#include 
#include 

int main(){
	std::stringstream ss;
	ss.str("hello world");
	std::string out = ss.str();
	std::cout << out << std::endl;

    ss << "??";
    out = ss.str();
	std::cout << out << std::endl;
}

运行结果取跟我想的不一样，我希望它是：

hello world
hello world??

实际上它是：

hello world
??llo world

stringstream中维护了一个流指针，str()会将流指针的位置重置至stringstream的首部，而<<是根据流指针的位置进行数据写入，因此就产生了数据覆盖。
因此我们想要完成字符串的拼接可以这么写：

#include 
#include 

int main(){
	std::stringstream ss;
	ss.str("hello ");

	// 拼接
	ss << ss.str() << "world";
	std::cout << ss.str();
}

还有很多种写法，反正宗旨都是注意流指针的位置。

clear()的使用

这个函数其实用的也比较少，只有当stringstream出现异常状态的时候才需要使用，这里我们使用一段代码来说明：

#include 
#include 

int main(){
    std::stringstream ss;
    // 先将ss置空
    ss.str("");

    // 手动增加流状态标识
    ss.setstate(std::ios_base::badbit);

    // 再次更改ss
    ss << "Hello world";
    // 没输出，说明更改失败
    std::cout << ss.str() << std::endl;

    // 清除流的状态标识
    ss.clear();
    // 再次更改ss
    ss << "Hello world";
    // 更改成功
    std::cout << ss.str() << std::endl;
}

这个情况只有在使用“<<”运算符才会出现，如果我们使用的str()进行数据的修改，不管它是什么状态都能够正常运行，代码如下

#include 
#include 

int main(){
    std::stringstream ss;
    // 先将ss置空
    ss.str("");

    // 手动增加流状态标识
    ss.setstate(std::ios_base::badbit);

    // 再次更改ss
    ss.str("Hello world");
    // 更改成功
    std::cout << ss.str() << std::endl;

    // 清除流的状态标识
    ss.clear();
    // 再次更改ss
    ss.str("Hello world！！！");
    // 还是更改成功
    std::cout << ss.str() << std::endl;
}

这是因为：由于std::stringstream继承自std::basic_istream和std::basic_ostream，它继承了在流类中常见的成员函数，其中包括 str() 方法。str()方法用于获取或设置流中的字符串内容，而不涉及流的状态标识。因此，不管我们怎么设置流的状态标识，str()都能够正常获取和更改数据，这涉及了C++继承机制的知识点。

对于stringstream的疑惑

因为之前说，stringstream的输入输出操作是基于流指针的，于是我又编写了以下代码：

#include 
#include 

int main(){
    std::stringstream ss;
    ss.str("Hello World");

    std::cout << ss.tellg() << '\n';

    // 清空
    ss.str("");
    ss << "Hello World";
    std::cout << ss.tellg();
}

发现：不管我怎么对ss进行操作，tellg()所输出的结果始终是0，那么，流指针操控stringstream的说法就不攻自破了，那么，是为什么呢？
所以我猜测，stringstream的底层是维护了一个计数器，因为查找gcc源码，在str()函数调用一直向下查，能找到这么一行：
![[289163feae27ce6d15d54b4130649d4a.png]]
因此我猜测是这个，但是我却没有办法去验证，所以只能记住这个特性了。