五分钟c++（9）格式化标志 (Formatting flags)

相关知识请看上一篇 五分钟c++（8）iostream 标准库

在 C++ 的 iostream 库中，每一个流对象（如 cin, cout）内部都维护着一组格式化标志。这些标志本质上是一个位掩码（bitmask），其中的每一个“位”都像一个开关，控制着输入输出的某个特定方面，例如整数的进制、浮点数的表示法、对齐方式等。

你可以通过调用流对象的成员函数来设置、清除或查询这些标志。

主要的成员函数

1. ios_base::flags():
   • fmtflags flags() const;: 返回当前所有格式标志的位掩码。
   • fmtflags flags(fmtflags fmtfl);: 用 fmtfl 替换当前所有的格式标志，并返回之前的标志。这通常用于保存旧状态，设置新状态，之后再恢复旧状态。
2. ios_base::setf(): (set flag)
   • fmtflags setf(fmtflags fmtfl);: 打开（设置）fmtfl 中指定的标志位，不影响其他标志。返回之前的标志。
   • fmtflags setf(fmtflags fmtfl, fmtflags mask);: 先清除 mask 中指定的标志位，然后再打开 fmtfl 中指定的标志。这对于互斥的标志组（如进制、对齐方式）特别有用。
3. ios_base::unsetf(): (unset flag)
   • void unsetf(fmtflags mask);: 关闭（清除）mask 中指定的标志位。

常见的格式化标志

这些标志定义在 std::ios_base 类中。为了方便，我们通常使用 std::ios。

类别	标志 (Flag)	所属标志组	描述
对齐	left	adjustfield	左对齐，在字段末尾填充
	right	adjustfield	右对齐（默认），在字段开头填充
	internal	adjustfield	内部对齐，在符号或进制前缀后、数字前填充
进制	dec	basefield	十进制（默认）
	oct	basefield	八进制
	hex	basefield	十六进制
浮点数	fixed	floatfield	使用定点表示法（例如 123.45）
	scientific	floatfield	使用科学记数法（例如 1.2345e+02）
其他	boolalpha		将 bool 值输出为 “true” 或 “false”
	showbase		输出整数时显示进制前缀（0 for oct, 0x for hex）
	showpoint		对于浮点数，总是显示小数点和末尾的零
	showpos		对于正数，显示 + 号
	skipws		(输入时) 跳过前导空白字符（默认）
	unitbuf		每次输出后刷新缓冲区
	uppercase		十六进制或科学记数法中的字母使用大写（0XFF, 1.23E+02）

代码示例

https://www.programiz.com/online-compiler/8X1ZAh9WSQtet

#include <iostream>
#include <iomanip>  // 尽管这里主要用flags，但对比时会用到

int main() {
    int num = 255;
    double pi = 3.14;

    std::cout << "--- 默认输出 ---" << std::endl;
    std::cout << num << std::endl;
    std::cout << pi << std::endl;
    std::cout << true << std::endl;

    std::cout << "\n--- 使用 Formatting Flags ---" << std::endl;

    // 1. 保存当前状态
    std::ios_base::fmtflags original_flags = std::cout.flags();

    // 2. 设置新标志
    // 设置为十六进制，大写，显示进制前缀
    std::cout.setf(std::ios::hex | std::ios::uppercase | std::ios::showbase);
    std::cout << "设置 hex, uppercase, showbase: " << num << std::endl; // 输出: 0XFF

    // 清除 uppercase 标志
    std::cout.unsetf(std::ios::uppercase);
    std::cout << "清除 uppercase: " << num << std::endl; // 输出: 0xff

    // 使用 setf 的第二种形式来改变进制（这是一个互斥组）
    // 先清除 basefield 组的所有标志，再设置 dec 标志
    std::cout.setf(std::ios::dec, std::ios::basefield);
    std::cout << "切换回 dec: " << num << std::endl; // 输出: 255

    // 设置 boolalpha
    std::cout.setf(std::ios::boolalpha);
    std::cout << "设置 boolalpha: " << true << std::endl; // 输出: true

    // 3. 恢复原始状态
    std::cout.flags(original_flags);

    std::cout << "\n--- 恢复默认输出 ---" << std::endl;
    std::cout << num << std::endl;
    std::cout << true << std::endl;

    return 0;
}

这个程序会输出

--- 默认输出 ---
255
3.14
1

--- 使用 Formatting Flags ---
设置 hex, uppercase, showbase: 255
清除 uppercase: 255
切换回 dec: 255
设置 boolalpha: true

--- 恢复默认输出 ---
255
1

=== Code Execution Successful ===

什么时候用格式化标志

比起流操作符（Stream Manipulators）（这个我在下一篇介绍），如果我们想在程序的某个大部分阶段内，都遵循一种统一的格式时，在开头用 flags 设置一次是最佳选择。因为这个库的效果是持续的，所以使用Flags能让代码更加简洁和易读。

这样我们只需要在函数开始的时候设置flag，在函数结束的时候在把flag的状态还原。这样做的好处是不会在使用流的中间用操作符改状态，这样函数的意图更加明显。比如下边的例子

https://www.programiz.com/online-compiler/5bPOzgnWtxD34

// Online C++ compiler to run C++ program online
#include <iostream>
#include <vector>
#include <iomanip>

void print_data_dump(const std::vector<int>& data);
void print_data_dump_hex(const std::vector<int>& data);

int main() {
    // Write C++ code here
    std::vector v = {20,30,40,50};
    
    print_data_dump(v);
    print_data_dump_hex(v);
    print_data_dump(v);
    
    return 0;
}

void print_data_dump(const std::vector<int>& data) {
    for (int value : data) {
        // 循环体内代码很干净，无需重复设置格式
        std::cout << std::setw(2) << value << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
}

// 场景：输出一个十六进制数据Dump
void print_data_dump_hex(const std::vector<int>& data) {
    // 在函数入口处设置一次风格
    std::ios_base::fmtflags original_flags = std::cout.flags();
    std::cout.setf(std::ios::hex | std::ios::uppercase, std::ios::basefield);
    std::cout.fill('0');
    
    print_data_dump(data);

    // 函数结束前恢复，不影响其他代码
    std::cout.flags(original_flags);
}

这个程序会输出

20 30 40 50 
14 1e 28 32 
20 30 40 50 

=== Code Execution Successful ===

可以看出，flag的效果会只限于 print_data_dump_hex 内，不会对外部的程序造成影响。