【C++】避开 C 语言的格式化输出陷阱：掌握 printf、sprintf、snprintf、fprintf、vsprintf

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理解 printf、sprintf、snprintf 及其家族函数

在 C 语言编程中，格式化输出函数是非常常用的工具。最常见的函数包括 printf、sprintf、snprintf、fprintf 等。虽然它们的功能类似，但在使用时有一些重要的区别。本文将介绍这些函数的用法及其主要区别。

1. printf 函数

printf 是最基本的格式化输出函数。它用于将格式化的字符串输出到标准输出（通常是屏幕）。

语法

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

• 参数:

  • format：一个格式字符串，其中可以包含文本和格式说明符（如 %d、%s 等）。
  • ...：可变参数，根据 format 中的格式说明符提供相应的值。

• 返回值: 成功时返回输出的字符数，失败时返回负值。

示例

int main() {
    int num = 10;
    printf("Number: %d\n", num);
    return 0;
}

输出:

Number: 10

2. sprintf 函数

sprintf 用于将格式化字符串存储在一个字符数组（字符串）中，而不是输出到控制台。

语法

int sprintf(char *str, const char *format, ...);

• 参数:

  • str：目标字符数组，用于存储生成的格式化字符串。
  • 其余参数与 printf 类似。

• 返回值: 成功时返回存入字符串的字符数，失败时返回负值。

示例

int main() {
    char buffer[50];
    int num = 10;
    sprintf(buffer, "Number: %d", num);
    printf("%s\n", buffer);
    return 0;
}

输出:

Number: 10

3. snprintf 函数

snprintf 是 sprintf 的增强版，增加了一个参数来指定存储字符的最大数量，防止缓冲区溢出。

语法

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

• 参数:

  • size：指定要写入的最大字符数（包括终止符 \0）。
  • 其余参数与 sprintf 相同。

• 返回值: 如果格式化后的字符串长度小于 size，返回实际写入字符数；如果格式化后的字符串长度大于或等于 size，返回应写入的字符总数（不包括终止符）。

示例

int main() {
    char buffer[10];
    int num = 12345;
    snprintf(buffer, sizeof(buffer), "Number: %d", num);
    printf("%s\n", buffer);
    return 0;
}

输出:

Number: 12

注意：输出结果为 Number: 12，因为 buffer 的大小限制了完整字符串的写入。

4. fprintf 函数

fprintf 与 printf 类似，但它允许将格式化输出写入到指定的文件流。

语法

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

• 参数:
  • stream：文件指针，指向目标文件。
  • 其余参数与 printf 相同。

示例

int main() {
    FILE *file = fopen("output.txt", "w");
    if (file == NULL) {
        printf("Failed to open file\n");
        return 1;
    }
    int num = 10;
    fprintf(file, "Number: %d\n", num);
    fclose(file);
    return 0;
}

输出:
该程序会在 output.txt 文件中写入 Number: 10。

5. vsprintf、vsnprintf 和 vfprintf 函数

这些函数的功能类似于 sprintf、snprintf 和 fprintf，但它们接受 va_list 作为参数，这在处理可变参数的函数时特别有用。

语法

int vsprintf(char *str, const char *format, va_list ap);
int vsnprintf(char *str, size_t size, const char *format, va_list ap);
int vfprintf(FILE *stream, const char *format, va_list ap);

• 参数:
  • ap：va_list 类型的变量，表示变长参数列表。

示例

#include 

void myPrintf(const char *format, ...) {
    char buffer[100];
    va_list args;
    va_start(args, format);
    vsnprintf(buffer, sizeof(buffer), format, args);
    va_end(args);
    printf("%s", buffer);
}

int main() {
    myPrintf("Number: %d\n", 10);
    return 0;
}

输出:

Number: 10

总结

• printf：用于标准输出。
• sprintf：用于将格式化字符串写入字符数组。
• snprintf：类似于 sprintf，但提供了安全的缓冲区大小控制。
• fprintf：用于将格式化字符串写入文件。
• vsprintf、vsnprintf、vfprintf：用于处理变长参数列表的变体。

理解这些函数的不同用途及其安全性考量是高效、稳健的 C 语言编程的基础。掌握它们，您将在编码过程中更加得心应手。