print!/println!宏详解

控制台命令行程序适合很多场景，如记录事件日志、配置应用程序、接收用户输入、访问开发者工具等等。它是GUI的一种可替代方案。

Rust提供了多种与控制台进行交互的读写操作，我们从最常用的println!和print!宏开始。

输出

• println!和print!宏用于在控制台显示信息。这两个宏将格式化的字符串插入输出流(stdout)中。 区别是println!()会在格式化输出的结尾加上一个换行符\n。
• println!和print!宏是可变参数的，意味着可以有多个数量的参数。
• 每个宏的第一个参数是一个格式化字符串也是一个字符串字面量。格式化字符串可以包含占位符({}),宏的其余参数必须依次替换占位符所对应的位置。
• print!宏至少必须有一个参数; 而println!可以没有，仅仅表示打印换行。

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格式化字符串

占位符({})保留给实现了Display trait的公共类型。标准库中很多原生类型(整数、浮点数)，都被视为公共类型，它们实现了Display这个trait.比如自定义的结构体(struct),可能并未实现Display trait,无法直接使用占位符({})进行格式化。

fn main() {
    let a = 10;
    let b = 20;
    println!("{} + {} = {}",a, b, a+b);
}

格式字符串"{} + {} = {}"中的占位符"{}"将会被后面的结果替换

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位置参数

你也可以使用索引来指示占位符"{}"中的位置参数,如"{index}"。index是从0开始的，且是一个usize类型

fn main() {
    let a = 15;
    let b = 20;
    println!("{1}+{0}={2}",a, b,a+b);
}

如图

当然，你也可以混用非位置型"{}"和位置型"{index}"的占位符。但是，非位置型参数占位符"{}"会被优先求值

fn main() {
    let (first, second, third, tourth) = (1, 2, 3, 4);
    let result = first+second+third+tourth;
    println!("{} + {} + {3} + {} = {4}",first, second, third, tourth, result);
}

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变量参数

格式字符串中的占位符也可以引用变量。变量参数是一种位置参数，引用的变量必须在作用于内，并且是可见的。

fn main() {
    let (first, second, third, tourth) = (1, 2, 3, 4);
    let result = first+second+third+tourth;
    println!("{first} + {second} + {third} + {tourth} = {result}");
}

命名参数

print!/println!宏内也可以使用命名参数。语法是name=value。这个参数可以在格式化字符串中的占位符中使用。

fn main() {
    let (first, second, third, tourth) = (1, 2, 3, 4);
    println!("{first} + {second} + {third} + {tourth} = {result}",result = first+second+third+tourth);
}

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填充、对齐和精度

在格式化字符串中，你可以控制占位符的填充、对齐方式和数字精度。只需要在占位符后的冒号处添加格式规范即可调整对应的属性，比如{:format}。

你可以使用{:width}来设置占位符的填充和列宽。
在列中的对齐方式:

• 数字值默认是右对齐
• 字符串默认是左对齐
  你可以使用以下特殊字符重写这些默认的对齐方式:
• >: 右对齐
• <: 左对齐
• ^: 居中对齐

fn main() {
    let numbers = [("one", 10), ("two", 2000), ("three", 400)];
    println!("{:7}{:10}","Text", "Value");
    println!("{:7}{:10}","====", "====");
    for (k, v) in numbers {
        println!("{:7}{:<10}",k, v);
    }
}

对于浮点数，你可以在占位符{}中添加精度，用以控制小数点后显示的位数(并非四舍五入)。语法是padding.precision。如果没有填充宽度设置，直接使用.precision即可。需要注意的是，对于整型，precision参数会被忽略。

fn main() {
    let (float1,float2) = (3.14159,1.2);
    println!("Result: {:<10.3}{:<10.2}", float1,float2);
}

你可以使用$字符参数化精度或宽度。

基本写法

fn main() {
    let int = 43;
    let float = 3.14159;
    println!("{:5}",int);
    println!("{:.3}",float);
}

这里5和3是写死的。

参数化宽度/精度(用$)

fn main() {
    let width = 10;
    let precision = 5;
    let float = 3.1415926;
    println!("Result: {:width$.precision$}",float);
}

也可以和位置参数配合使用

fn main() {
    let float = 3.1415926;
    println!("{1:.0$}", 5,float);
}

如图

相应的，填充也可以参数化，这里不做过多演示。

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进制

在print!/println!宏中，数值默认是以10进制表示的，如果你想使用其他进制，可以使用相关的字母标识符。

fn main() {
    println!("{:b}",42); //二进制
    println!("{:o}", 42); //八进制
    println!("{}", 42); //十进制(默认)
    println!("{:x}", 42); //十六进制(小写)
    println!("{:X}", 42); // 十六进制(大写)
}

开发者友好

在使用println!/print!宏时，

• 对于已经实现了Display trait的类型，用{}占位符
• 对于已经实现了Debug trait的类型，用{:?}占位符

这种区分是站在用户友好性的角度考虑，{:?}格式通常注重开发者视角。

• 对于标准库中的原生类型同时实现了Display和Debug这两个trait
• 但对于某些复杂类型，如数组和向量，只实现了Debug这个trait

fn main() {
    let vec = vec![1,2,3,4,5];
    println!("{:?}",vec);
}

• 而用户自定义的类型通常不会自动实现Display或Debug这两个trait，不过可以使用派生(derive)属性为自定义类型添加Debug的默认实现，之后在println!/print!宏调用时，可以使用{:?}占位符来输出

#[derive(Debug)]
struct Person<'a> {
    name: &'a str,
    age: i32,
}

fn main() {
    let person = Person {name: "张三", age: 43};
    println!("{:?}",person);
}

Rust还提供了{:#?}占位符，可以实现更优雅地输出。

#[derive(Debug)]
struct Person<'a> {
    name: &'a str,
    age: i32,
}

fn main() {
    let person = Person {name: "张三", age: 43};
    println!("{:#?}",person);
}