這篇是之前預(yù)告過的 Boost C++ Libraries 系列文章的第一篇翘县。所介紹的底哥，是在 Boost 裡用來格式化輸出的函式庫：boost::format脉漏。
他最大的特色是在於它可以使用 C 語言中 printf 的格式化字串，來針對 C++ 的 iostream 做輸出颗品、或是產(chǎn)生格式化的字串肯尺；相較於 C++ iostream 的 manipulator，boost::format 在使用上更為直覺抛猫、簡單蟆盹。而且和 printf 不同的地方在於孩灯，他又有 C++ iostream 的 type safe闺金、可以支援自訂類別的輸出的優(yōu)點～
官方網(wǎng)站的介紹可以參考：http://www.boost.org/doc/libs/1_44_0/libs/format/index.html。
C printf 與 C++ iostream
一般在 C 語言的時候峰档，大家應(yīng)該都很習(xí)慣用 printf 這個函式（參考）來做輸出的動作败匹。由於 printf 有著強大寨昙、簡單的格式化輸出的能力，所以很多人就算是使用 C++掀亩，也會捨棄較為安全的 iostream（參考）舔哪，而繼續(xù)使用 printf、fprintf槽棍、sprintf 這類的函式來做字串的格式化處理捉蚤、輸出。（話說炼七，Heresy 自己也不完全記得 iostream 要怎麼格式化輸出…）
不過實際上缆巧，C 語言的 printf 在使用上並不是非常地安全。最主要的問題豌拙，在於使用 printf 的時候陕悬，並不是 type safe 的！一個很簡單的例子就是：
char* x = "abcd";printf( "%d", x );
由於在使用 printf 輸出的時候按傅，需要先指定輸出資料的型別（%d捉超、%f 等），所以其實一不小心就有可能弄錯唯绍，變成像上面一樣拼岳，指定了錯誤的輸出型態(tài)。另外推捐，也由於 printf 設(shè)計上的問題裂问，所以如果要輸出自定義的類別資料，會變得相對麻煩牛柒。
而如果是要用 sprintf 這個函式來產(chǎn)生格式化的字串的話堪簿，更有可能產(chǎn)生記憶體使用上的問題，Heresy 之前也有寫過一篇《用 snprintf / asprintf 取代不安全的 sprintf》皮壁，就是在講這部分的東西椭更，有興趣的人可以參考看看。
基本上 C++ 的 iostream 就已經(jīng)解決這些問題了蛾魄。如果是使用 C++ 的 iostream 的話虑瀑，其實在各方面的問題相對都少很多，用起來也相對簡單很多滴须；對於自訂類別的輸出舌狗，更可以用 operator overloading 的方法，來為每一個類別都寫一個屬於自己扔水、並且符合 iostream 使用方法的輸出痛侍。
但是如果提到格式化輸出的部份的話，雖然 C++ 的 iostream 有提供「manipulator」來讓使用者針對輸出的格式做控制（參考）魔市，但是包含 Heresy 自己本身在內(nèi)主届，Heresy 知道有在寫 C++ 程式的人赵哲，好像大多都還是習(xí)慣使用 printf 系列的函式來做，而不會使用 iostream 的 manipulator君丁。畢竟枫夺，在 Heresy 看來，他既不好記绘闷、也不好用啊…

boost::format 基本使用
而 Boost 的 Format 這個函式庫（官方介紹）橡庞，基本上就是為了讓程式設(shè)計師可以更簡單地使用 C++ 的 iostream 來進行格式化輸出而開發(fā)的！如同 Heresy 在一開始就提過的印蔗，boost::format 提供了一個和 C 的 printf 類似的格式化字串（format string）的語法定義毙死，來讓程式開發(fā)者可以非常簡單地做到和 printf 一樣效果的格式化輸出～而同時，他也保有了 C++ 的 iostraem 的各項優(yōu)勢喻鳄，對於要做格式化輸出的 C++ 程式開發(fā)人員來說扼倘，boost::format 應(yīng)該是個相當(dāng)好用、也值得一試的的函式庫除呵！
boost::format 是一個 header-only 的函式庫再菊，只要準(zhǔn)備好 header 檔，不用預(yù)先編譯就可以使用了颜曾，在使用上相當(dāng)?shù)乇憷腊巍６谶@個函式庫裡，主要是提供了一個 format 的類別（註一）泛豪，來讓程式開發(fā)者來做操作稠诲。下面是一個簡單的例子：

#include <stdlib.h>
#include <iostream>
#include <boost/format.hpp>using namespace std;
 int main( ) 
{   cout << boost::format( "%2.3f, %d" ) % 1.23456 % 12 << endl; }

黃底的部分，就是 boost::format 相關(guān)的程式了诡曙。首先臀叙，要使用 boost::format，我們必須要先 include「boost/format.hpp」這個檔案价卤；只要 include 了這個檔案後劝萤，就可以使用 boost::format 的功能了。
而 boost::format 最接近 printf 的用法慎璧，也就是上面這樣的形式（POSIX-printf style）了～這樣的寫法在透過 cout 做輸出後的結(jié)果床嫌，會和
printf( "%2.3f, %d", 1.23456, 12 );
完全一樣。
實際上胸私，這邊是使用「"%2.3f, %d"」這個格式化字串厌处，來建立一個 boost::format 的物件，並透過這個物件來做之後格式化的操作岁疼；而這邊所使用的格式化字串阔涉，和使用 printf 時是完全相同的。
而除了上面這種「Posix-Printf style 」以外，也還有所謂的「simple style」（簡單風(fēng)格）的用法可以使用洒敏，下面就是一個簡單的例子：
cout << boost::format( "%1%, %2%" ) % 1.23456 % 12 << endl;
在這種風(fēng)格的寫法中，是在格式化字串裡疙驾，用「%1%」來代表之後的第一個變數(shù)凶伙、用「%2%」來代表第二個變數(shù)；透過這樣的定義它碎，我們就可以自行調(diào)整變數(shù)的順序函荣、同時也可以重複地使用某一項變數(shù)了～例如：
cout << boost::format( "%1%, %2%, %1%" ) % 1.23456 % 12 << endl;
這樣寫的話，輸出的結(jié)果就會是「1.23456, 12, 1.23456」扳肛。 不過由於這個寫法沒有特別指定格式化的設(shè)定傻挂，所以所有變數(shù)都會用預(yù)設(shè)的方法做輸出。

boost::format 物件的操作
前面已經(jīng)有提到挖息，boost::format 實際上是一個類別金拒，在使用時實際上會產(chǎn)生一個型別是 boost::format 的物件，來進行後續(xù)的操作套腹；之後所有的變數(shù)绪抛，都是透過呼叫 operator% 的方式，依序傳給這個物件（註二）电禀，最後再透過 operator<< 把他的資料輸出傳給 cout幢码。
相較於此，printf 本身是一個參數(shù)數(shù)目可變（variable-length argument）的函示尖飞，所以所有要輸出的變數(shù)症副，都是用逗號隔開、以函式引數(shù)的方式傳進去的政基。所以這兩者雖然在程式的寫法上看起來很類似贞铣，但是在概念和實作方法上，是完全不同的沮明。
像下面這個例子：
cout << boost::format( "%1%, %2%" ) % 1.23456 % 12 << endl;
實際上可以看成：
cout << ( ( boost::format( "%1%, %2%" ) % 1.23456 ) % 12 ) << endl;
而也由於 boost::format 實際上是以物件的形式在運作的咕娄，所以實際的執(zhí)行過程，就相當(dāng)於：
boost::format fmt( "%1%, %2%" );fmt % 1.23456;fmt % 12;cout << fmt << endl;
這也代表程式開發(fā)者可以把 boost::format 這個物件記錄下來珊擂，重複地使用～例如下面就是一個重複使用 boost::format 物件的例子：
boost::format fmt( "Test:< %1.2f, %1.2f >" );cout << ( fmt % 1.234 % 123.1 ) << endl;cout << fmt % 5.678 % 1 << endl;
不過要注意的是圣勒，透過 operator% 傳給 boost::format 物件（fmt）的變數(shù)是會儲存在物件內(nèi)部的，所以可以分批的傳入變數(shù)摧扇；但是如果變數(shù)的數(shù)量不符合的話圣贸，在編譯階段雖然不會出現(xiàn)錯誤，可是到了執(zhí)行階段還是會讓程式當(dāng)?shù)艨富栽谑褂蒙媳仨毿⌒囊稽c吁峻。不過，在有輸出後，是可以再重新傳入新的變數(shù)用含、重複使用同一個 boost::format 物件的矮慕。

透過 boost::format 產(chǎn)生字串
前面提的方法，都是把 boost::format 產(chǎn)生的結(jié)果直接輸出到 ostream 的用法啄骇，那如果是要把格式化輸出的結(jié)果產(chǎn)生成字串繼續(xù)使用呢痴鳄？很簡單，因為 boost 已經(jīng)有提供對應(yīng)的函式可以做這件事了～基本上有兩種方法缸夹，第一個方法是用 boost::str() 這個函式：
string tmp = boost::str( boost::format("<%1%>") % "Hi!" );
另一個方法則是用 boost::format::str() 這個函式：
boost::format fmt("<%1%>"); fmt % "Hi!"; string tmp = fmt.str();
或是：
string tmp = ( boost::format("<%1%>") % "Hi!" ).str();
這兩者基本上是一樣的痪寻，只是程式的寫法不同罷了。

語法細(xì)節(jié)
前面大概提到了所謂的 POSIX printf style 和 simple style 兩種用法虽惭。實際上 boost::format 所使用的格式化字串的語法橡类，是依照 Unix98Open-group printf，再做一些延伸而定的芽唇；它的形式是：
%[N$][flags][width][.precision]type-char
其中大部分的內(nèi)容都和傳統(tǒng)的 printf 相同（參考）顾画，只有部分不一樣。（註四）
像是在 flags 的部分匆笤，boost::format 除了本來的「-」是向左對齊外亲雪，還多了新的置中對齊的「=」、以及內(nèi)部對齊（internal alignment）的「_」疚膊，這兩者就是 printf 沒有的义辕。而除了可以用「%%」來輸出「%」符號外，也多了可以用「%nt」來填入 n 個空格寓盗、或是用「%|nTX|」來填入 n 個 X（X 為單一字元）的功能灌砖。
此外，也有某些東西的行為會和 printf 不太一樣傀蚌，不過由於比較細(xì)節(jié)基显，在這邊就不贅述了；有興趣的請自行參考《Differences of behaviour vs printf》的部分善炫。
而在實際使用上撩幽，大致應(yīng)該分成下面幾種形式：
%N%：（Simple style）最簡單、沒有格式化的簡化寫法箩艺，其中 N 只是單純標(biāo)記是第幾個變數(shù)窜醉。
%spec：（POSIX-printf style 格式化字串）這部分主要是相容於 printf 的寫法，基本上可以把本來用在 printf 上的寫法直接拿來用艺谆。當(dāng)然榨惰，spec 的部分也有支援 boost::format 額外定義的新東西可以用。
%|spec|：這是用「|」來做分隔的表示方法静汤。spec 基本上和前者是相同的琅催，這種寫法主要的優(yōu)點是可以省略指定型別的字元（printf 裡的「type-conversion character」）居凶，同時也可以加強程式碼的可讀性。例如：「%|-5|」就是代表向左對齊藤抡、寬度是 5侠碧，根據(jù)變數(shù)型別的不同，和「%-5g」缠黍、「%-5f」等是等價的弄兜。
其中，看起來比較特別的寫法嫁佳，或許是「%|1$+4.2|」這樣的形式吧～它代表的意義基本上就是把第一個變數(shù)（1$），以「+4.2」的形式來做輸出谷暮；而這邊也沒有特別指定輸出的型別蒿往，所以在執(zhí)行階段的行為，可能會根據(jù)傳入的變數(shù)的型別而有所不同湿弦。

範(fàn)例
由於 boost::format 的應(yīng)用變化非常地多瓤漏，所以Heresy 在這邊不打算針對 boost::format 舉出太多的範(fàn)例，基本上只由官方的範(fàn)例裡颊埃，挑一組 Heresy 覺得有代表性的出來蔬充，下面就是程式碼：

cout << boost::format("(x,y) = (%+5d,%+5d) ") % -23 % 35;
cout << boost::format("(x,y) = (%|+5|,%|+5|) ") % -23 % 35;
cout << boost::format("(x,y) = (%1$+5d,%2$+5d) ") % -23 % 35;
cout << boost::format("(x,y) = (%|1$+5|,%|2$+5|) ") % -23 % 35;

這四行不同的 boost::format 寫法輸出的結(jié)果都是一樣的，會是：
(x,y) = ( -23, +35)
這組例子也大致上代表 boost::format 幾種不同形式的寫法了～有興趣的話班利，稍微研究一下饥漫，應(yīng)該可以簡單地找到這些寫法間的差異了。

效能問題
boost::format 雖然在使用上算是滿方便的罗标，但是實際上在效能面來說庸队，並不是非常地好，這點在官方的網(wǎng)頁就有特別提出來闯割〕瓜基本上，在一般狀態(tài)下宙拉，使用 printf 的效能會是最好的宾尚，iostream 會比 printf 慢一些，而 boost::format 則由於又有其他的 overhead谢澈，所以又會更慢煌贴。官方也有提供一些測試數(shù)據(jù)，如果在 release 模式下锥忿，iostream 的操作所需的時間大約會是 printf 的 1.6 倍崔步；而 boost::format 所需的時間則會是 iostream 的 2 ~ 3 倍左右，也就是大約是 printf 的 3 ~ 5 倍缎谷。
從這個測試數(shù)據(jù)應(yīng)該就可以發(fā)現(xiàn)井濒，其實 boost::format 的效能並不好灶似。所以如果程式本身的效能瓶頸是在這類的字串輸出、處理的話瑞你，那使用 boost::format 可能就不是一個好的選擇酪惭，因為他確實有可能會讓效能變差；所以在這種情況下者甲，最好的方法應(yīng)該還是回去用 printf 了～
不過實際上春感，一般的程式主要的效能瓶頸應(yīng)該不會是在這一部分，所以在這種狀況下使用 boost::format 的話虏缸，應(yīng)該不會對整體效能造成很大的影響鲫懒；相對地，卻有可能因為使用 boost::format 而減少不少開發(fā)時的時間成本刽辙。所以如果是在這種狀況下的話窥岩，boost::format 應(yīng)該還是有相當(dāng)?shù)膶嵱眯缘摹?/p>

結(jié)語
對於 boost::format 的介紹，大概就到這先告一個段落了宰缤。其實颂翼，講的應(yīng)該不算是很完整，有不少細(xì)節(jié)都被 Heresy 跳過了慨灭，只是一個簡單地介紹罷了朦乏。真正要完全學(xué)會的話，可能還是得回官方網(wǎng)站看看了氧骤；相信如果願意花時間的話呻疹，應(yīng)該可以挖到更多進階的用法才對！
另外筹陵，由於 boost::format 的語法定義主要是基於 printf 的語法來做沿伸的诲宇，所以 Heresy 在這邊也就決定跳過了不少相關(guān)的說明；但是實際上在寫這篇文章的過程中惶翻，卻也發(fā)現(xiàn)其實 printf 的格式化字串的語法姑蓝，有不少是 Heresy 之前也沒注意到的、沒搞懂的…或許吕粗，之後還是要再仔細(xì)研究看看吧…

附註
實作上是一個 template 的 class：basic_format纺荧。
boost::format 的 operator% 定義方法其實和 ostream 的 operator<< 很類似，它的形式是「format& format::operator%(const T& x)」颅筋，會回傳一個 format 的參考宙暇，所以可以一直用 operator% 串下去。
對於使用者自訂的型別议泵，只要有定義 operator<<占贫，讓他可以透過 iostream 輸出，就可以用在 boost::foramt 上先口。
Visual C++ 的 printf 似乎不支援格式化字串的「N$」（positional format specification）型奥，不過在 gcc 上應(yīng)該是可以用的