printf函数应该是每个人学习C语言遇到的第一个函数，很简单，却又很复杂(因为它可以对所有的C基础数据类型进行打印)，估计很多人到现在只用过printf函数极少的功能。本文对printf函数的用法做了简要总结，包括C99的相关内容。 在C语言中，printf()、fprintf()、sprintf()函数都向输出流中写入可变数量的数据项，并且利用格式串来控制输出的形式。注意，这几个函数除了写入的目的位置不同以外，其他都是相同的。printf()函数写入stdout，fprintf()函数写入写入第一个参数FILE *stream中，sprintf()写入字符串中，这里仅介绍printf()函数。

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

printf函数按照格式化串(format)的格式将入参中的其他可变参数打印到stdout。格式化串包含普通字符和转换说明符，其中转换说明符以%开头，如下所示，最多包含5部分，[]中括号中的内容都是可选的。

%[flags][width][.precision][length]specifier

下图是对转换说明符构成的一个概括的介绍，接下来先从最后一部分转换说明符specifier开始介绍

1.转换说明符specifier

最后一部分的转换说明符是最重要的部分，也是必须指定的部分，其他前面4部分都是可选的。

• d、i，有符号的10进制整数；
• u、o、x、X，都是无符号的，分别对应10进制，8进制，16进制小写，16进制大写；
• f、F，浮点数，对于浮点数，其精度默认是小数点后6位。其中F是C99之后添加的；

对于实数，f和F是没有区别的，主要用来打印infinity(无穷，包括正负无穷)和NaN(not a number，非数字)进行区分。下面的例子，说明了C99中INF，NAN等的产生和打印。

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main(){
    printf("%f and %f\n", INFINITY, nan("0"));    //输出： inf and nan
    printf("%F and %F\n", INFINITY, nan("0"));    //输出： INF and NAN
    printf("1.0/0.0 = %F \n",1.0/0.0 );  //输出： 1.0/0.0 = INF
    printf("-1.0/0.0 = %F \n",-1.0/0.0 ); //输出： -1.0/0.0 = -INF
    printf("0.0/0.0 = %F \n",0.0/0.0 ); //输出： 0.0/0.0 = NAN
    return 0;
}

• e和E，以科学计数法的形式表示double，两者的区别主要是打印中是大写E还是小写e，此外打印INFINITY和nan("0")时，e打印inf，而E打印INF；
• g，它根据数字的大小选择使用固定点格式（%f）或科学计数法格式（%e），目标是尽可能地以简洁的方式显示数字。 其工作的具体原理如下，

1. 确定精度 (precision)：

• 如果在 %g 格式说明符中指定了精度值，则使用该值。
• 否则，默认精度为 6。
• 精度为 0 时，等同于精度为 1。

2. 计算科学计数法下的指数 (exponent)：

假设使用 %e 格式说明符，计算出该浮点数的指数。

3. 根据指数大小选择格式:

• 如果指数 exp 满足 -4 <= exp < precision，则使用固定点格式 %f，并使用 precision - (exp + 1) 的精度。
• 否则，使用科学计数法格式 %e，并使用 precision - 1 的精度。

4. 去除尾随零和小数点: 除非使用 # 标志，否则会从结果的小数部分中移除尾随零，并且如果小数部分没有剩余的数字，则会移除小数点。

需要注意的是，%g 的输出并不一定与 %f 或 %e 中较短的输出完全一致。它基于指数大小来选择格式，而不是单纯地比较长度。

#include <stdio.h>

int main() {
double num1 = 123456.0;
double num2 = 1234567.0;

printf("num1: %g\n", num1); // 输出: 123456，去除尾随零和小数点
printf("num2: %g\n", num2); // 输出: 1.23457e+06

return 0;
}

• G，和g的策略相同，只不过会在E和F之间选择(大写)。
• a和A，对应十六进制的浮点数(A为大写)，是C99之后添加的，用于以十六进制格式输出浮点数。它可以让你更精确地查看浮点数的内部表示方式。具体的表示分4部分，

1. 符号: '+' 表示正数，'-' 表示负数。
2. 十六进制前缀: 0x。
3. 尾数: 一个十六进制数，以小数点 (.) 分隔整数部分和分数部分。
4. 指数: 指数以 p 表示，后面跟着一个十进制数，表示 2 的幂次方。

下面的例子，展示了a和A的表示方法，double和float都适用。

#include <stdio.h>

int main() {
    double num = 3.14159;

    printf("num in hexadecimal: %a\n", num); // 输出: num in hexadecimal: 0x1.921f9f01b866ep+1
    printf("num in hexadecimal: %A\n", num); // 输出: num in hexadecimal: 0X1.921F9F01B866EP+1

    double big_num = 666.666666;
    printf("big_num in hexadecimal: %a\n", big_num); //输出：big_num in hexadecimal: 0x1.4d55554fbdad7p+9

    float num_f = 3.14159;
    printf("num_f in hexadecimal: %a\n", num_f);//输出： num_f in hexadecimal: 0x1.921fap+1

    double num_neg = -3.14159;
    printf("num_neg in hexadecimal: %a\n", num_neg);//输出： num_neg in hexadecimal: -0x1.921f9f01b866ep+1

    double result = (1 + 0.5625 + 0.0078125 + 0.000244140625 + 0.0002288818359375 + 0.00000858306884765625 + 0.000000894069671630859375 + 0.0000000037252902984619140625 + 0.00000000256113708019256591796875 + 0.000000000116415321826934814453125 + 0.00000000000545597076416015625 + 0.00000000000034050690937042236328125 + 0.000000000000024868919445037841796875);
    printf("result= %f, num= %f",result, result * 2);//输出： result= 1.570795, num= 3.141590

    return 0;
}

那么0x1.921f9f01b866ep+1是如何表示3.14159的呢？其计算方法如下，小数点后的16的负次幂，小数点前的为16的正次幂，

上述计算的结果为1.570795，需要再乘以指数部分1.570795*2^(1)=3.141590。

• c，将无符号整数打印为字符；

printf ("Characters: %c %c \n", 'a', 65);//输出： Characters: a A

• s，字符串。如果指定了精度值(此时表示最大字节数)，当达到精度值或者空字符时，停止写操作。
• p，把void *类型的指针转换成可打印的形式；

#include <stdio.h>

int main() {
    int number = 42;
    int *ptr = &number; // Store the memory address of 'number' in 'ptr'

    printf("Value of 'number': %d\n", number);
    printf("Memory address of 'number': %p\n", (void*)ptr);

    return 0;
}

输出为，从输出可以看出64位的系统指针的长度为8字节。

Value of 'number': 42
Memory address of 'number': 0000007c9fbffcb4

• n，对应的实参必须是指向int类型的对象的指针，不会产生输出，而是将printf已经输出的字符的数量存储在对应的int类型对象的指针中。

#include <stdio.h>

int main() {
    int count;
    printf("Hello,world! %n", &count);
    printf("count = %d\n", count); //输出：Hello,world! count = 13

    return 0;
}

上述例子将字符串 "Hello, world! " 输出到控制台，并将已写入的字符数量 (13 个字符，包括空格符) 存储到 count 变量中。

• %，%号后面再加一个%，会在stdout中输出%。

2.printf中的标志flags(可选)

• -，表示打印时左对齐，默认右对齐；
• +，有符号的数字总是以+或者-开头，默认是正数不打印+号，负数才会打印-号。
• 空格，有符号的数字，如果是正数，在正数前面加空格。(+标志优先于空格标志)
• #，和转换说明符specifier为o、x、X一起使用时，打印的数字是以0、0x、0X开头，打印结果一看就知道是八进制数和十六进制数；和转换说明符specifier为a,A,e,E,f,F,g,G一起使用时，用于在浮点数输出时始终显示小数点，即使小数部分为 0。

#include <stdio.h>
int main() {
    printf("%o\n", 10); //输出：12
    printf("%#o\n", 10);//输出：012
    printf("%x\n", 10);//输出：a
    printf("%#x\n", 10);//输出：0xa
    printf("%g\n", 1.0);//输出：1
    printf("%#g\n", 1.0);//输出：1.000000
    return 0;
}

• 0，用前导0在数的字段宽度内进行填充。如果转换说明符specifier为d、i、o、u、x、X，而且指定了精度，那么可以忽略标志0。

3.printf的最小字段宽度(可选)

如果打印的数据位数太少，无法达到这个宽度，那么printf()会进行填充(默认会在数据项的左侧添加空格，从而使其在栏内右对齐)。如果数据的位数太多，超过了这个宽度，则不会裁剪，也会正常的完整显示数据。最小字段宽度可以设置为一个整数，也可以用*号表示，*号的的意思是从printf()函数的入参去指定输出字段的宽度，而不是在格式化字符串中指定。

#include <stdio.h>

int main() {
    int width = 10;
    char string[] = "Hello";

    printf("%*s\n", width, string); // 输出: "     Hello"
    return 0;
}

4.printf的精度(可选)

• .precision，这里假设定义了精度，同时其值设置为number。
• 搭配整数相关的转换说明符，d, i, o, u, x, X，那么精度表示最小位数(如果数据不够，则添加前导0)。如果实际的数据长于number，也不会截断，会正常完整显示。注意这里如果number为0，同时printf要打印的数据为0，此时表示不打印0。

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("%.10d \n",10);//输出：0000000010
    printf("%.0d\n", 0); // 不输出
    return 0;
}

• 搭配a、 A、e、E、f 、F转换说明符，number指定了小数点后要打印的位数(默认为6位)；
• 搭配g和G转换说明符，number表示有效数字的个数；
• 搭配s转换说明符，number表示打印的字符串的最大字节数；

#include <stdio.h>

int main() {

    printf("%.2s \n","hello");//输出：he
    return 0;
}

• 如果number不是具体的数字，而是*号，表示从printf()函数的入参去指定number的具体值，而不是在格式化字符串中指定。

5.printf的长度修饰符(可选)

长度修饰符搭配转换说明符，共同指定传入的实际参数的类型。

• 第一行为未指定长度修饰符时，转换说明符对应的默认的数据类型；
• hh、ll、j、z、t都是C99之后添加的。有了z和t后，对size_t和ptrdiff_t类型值的输出更方便了。

#include <stdio.h>

int main() {
    size_t value = 1024;
    printf("The value is: %zu\n", value);// 输出：The value is: 1024
    return 0;
}