C++ std::print

C++23 引入了 std::print 和 std::println。它们建立在 C++20 std::format 之上，用类型安全的 {} 格式串替代了 printf 的 % 风格格式串。

std::print 不追加换行，std::println 会在末尾追加一个换行符；二者都默认写入 C 标准输出 stdout，而不是 std::cout。换行不等于刷新缓冲区，需要立即刷新时仍应显式处理。

使用前提

需要同时满足以下条件：

• 使用 C++23 或更新标准，例如 c++ -std=c++23 main.cpp；
• 编译器所搭配的标准库实现了 <print>；仅打开 C++23 开关并不保证该功能可用。

可用特性测试宏进行检查：

#include <version>

#if !defined(__cpp_lib_print)
#error "This standard library does not support std::print"
#endif

基本用法

#include <print>
#include <string>

int main() {
    std::print("Hello, World!\n");
    std::println("Hello, World!");

    const int age = 25;
    const std::string name = "Alice";
    std::println("Name: {}, Age: {}", name, age);
}

在大多数日志和报表场景中，std::println 更简洁；需要分段输出、进度条或自行控制换行时再使用 std::print。

输出到其他目标

除默认输出外，还可以传入 C 的 FILE* 或 C++ 的 std::ostream：

#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <print>

std::println(stderr, "error: cannot open {}", "config.toml");
std::println(std::cerr, "error code: {}", 42);

前者适合与 printf/fprintf 代码互操作，后者适合既有的流接口。两种形式都不改变格式串语法。

格式串规则

格式串由普通字符、替换字段和转义大括号组成：

std::println("{}", 42);                 // 42
std::println("{1} {0}", "first", "second"); // second first
std::println("{{{}}}", "value");       // {value}

{} 使用自动索引，{0}、{1} 使用手动索引。同一个格式串不能混用两种索引方式；字面量大括号必须写成 {{` 或 `}}。

替换字段的一般形式为 {索引:格式说明}。常用格式说明如下：

目的	写法	示例
默认格式	{}	std::println("{}", 42) → 42
左 / 右 / 居中	{:<10} / {:>10} / {:^10}	字符串默认左对齐，数值默认右对齐
自定义填充	{:*^10}	"hi" → ****hi****
显示正号	{:+}	42 → +42
零填充数值	{:08}	42 → 00000042
动态宽度、精度	{:>{}.{}f}	由后续参数提供宽度和精度
转义字符串	{:?}	便于在日志中看清换行、引号等字符

宽度是最小显示宽度，不会截断较长内容。对齐默认值取决于类型：字符串、字符和 bool 默认左对齐；数值和指针默认右对齐。

std::println("|{:>10}|", "test");  // |      test|
std::println("|{:<10}|", "test");  // |test      |
std::println("|{:^10}|", "test");  // |   test   |
std::println("|{:*^10}|", "test"); // |***test***|

std::println("{:>{}.{}f}", 3.14159, 8, 2); //     3.14

整数与进制

类型说明符前必须有冒号；{x} 表示索引名而不是十六进制格式。

const int value = 255;

std::println("{:d}", value);   // 255
std::println("{:x}", value);   // ff
std::println("{:X}", value);   // FF
std::println("{:o}", value);   // 377
std::println("{:b}", value);   // 11111111

std::println("{:#x}", value);  // 0xff
std::println("{:#X}", value);  // 0XFF
std::println("{:#o}", value);  // 0377
std::println("{:#b}", value);  // 0b11111111

# 选择替代形式，会为适用的进制加前缀。要让符号、前缀位于零填充之前，使用 0 选项而不是手写前置填充：

std::println("{:+08.2f}", 3.1); // +0003.10
std::println("{:#08x}", 42);    // 0x00002a

浮点数与精度

类型	含义	示例
f / F	定点表示；精度为小数点后位数	{:.2f} → 3.14
e / E	科学计数法；精度为小数点后位数	{:.2e} → 3.14e+00
g / G	通用表示；精度为有效数字位数	{:.3g} → 3.14
a / A	十六进制浮点表示	{:a}，42.0 → 1.5p+5

未指定类型时使用通用表示。未指定精度时，库会选择足以恢复原值的紧凑表示；因此不要把默认输出误认为固定为六位有效数字。

const double pi = 3.14159265359;

std::println("{}", pi);      // 3.14159265359
std::println("{:.2}", pi);   // 3.1，两个有效数字
std::println("{:.4}", pi);   // 3.142，四个有效数字
std::println("{:.2f}", pi);  // 3.14，两位小数

字符串精度

字符串的精度表示最长显示前缀，可用于截断；与宽度组合时，先截断再对齐。

const std::string text = "This is a very long text";

std::println("{:.10}", text);      // 输出为 "This is a "（末尾含空格）
std::println("|{:>20.10}|", text); // |          This is a |

对于包含宽字符或组合字符的文本，终端实际列宽可能与预期不同，表格排版时应在目标终端中验证。

运行时格式串

std::print 的格式参数是 std::format_string。因此，字面量格式串会在编译期校验参数数量、索引和类型；运行时取得的 std::string_view 不能直接作为它的格式串。

#include <format>
#include <print>
#include <string_view>

void print_runtime(std::string_view format, std::string_view name, double score) {
    // C++23：先完成运行时格式化，再以固定格式串输出。
    const auto message = std::vformat(
        format, std::make_format_args(name, score));
    std::println("{}", message);
}

print_runtime("name={}, score={:.1f}", "Alice", 95.5);

运行时格式串无效时，std::vformat 会抛出 std::format_error。不要把不受信任的输入直接当作格式串；若只是输出用户提供的文本，应写成 std::println("{}", text)。

C++23 的范围、时间与本地化格式化

范围

C++23 为常见范围提供了格式化支持，通常不需要再为 std::vector 等标准容器编写格式化器：

#include <print>
#include <vector>

const std::vector values{1, 2, 3};
std::println("values = {}", values); // values = [1, 2, 3]

不要为标准库类型特化 std::formatter；这类特化不在用户可定制范围内。需要不同的容器展示风格时，单独编写格式化函数更清晰。

时间

<chrono> 类型可以直接使用时间格式说明：

#include <chrono>
#include <print>

const auto now = std::chrono::floor<std::chrono::seconds>(
    std::chrono::system_clock::now());
std::println("{:%F %T}", now); // 例如：2025-11-04 02:57:46

这里格式化的是 system_clock 时间点本身。若需要按特定时区展示，应先构造对应时区的 zoned_time，不要依赖运行环境的默认时区。

本地化

L 选项使用格式化上下文的 locale。std::print 本身没有 locale 参数，可先用 std::format 生成字符串：

#include <format>
#include <locale>
#include <print>

const std::locale locale{"en_US.UTF-8"};
std::println("{}", std::format(locale, "{:L}", 1'000'000));

分组符号、十进制符号和可用 locale 名称均依赖平台；示例不应假设所有机器都输出 1,000,000。

自定义类型

为自定义类型特化 std::formatter 后，它就能被 std::print、std::format 等所有格式化接口复用。下面的格式化器只支持默认的 {} 形式：

#include <format>
#include <print>

struct Point {
    int x;
    int y;
};

template <>
struct std::formatter<Point> {
    constexpr auto parse(std::format_parse_context& ctx) {
        return ctx.begin(); // 仅接受空格式说明
    }

    auto format(const Point& point, std::format_context& ctx) const {
        return std::format_to(ctx.out(), "({}, {})", point.x, point.y);
    }
};

std::println("point = {}", Point{10, 20}); // point = (10, 20)

只能为程序定义的类型定制 std::formatter。若格式化器需要支持对齐、精度或自定义选项，应在 parse 中显式解析，并在 format 中贯彻这些规则。

性能、错误与并发

std::print 的价值首先是可读性和类型安全；标准并不承诺它在所有平台、所有格式和所有输出目标上都快于 printf。格式化开销、标准库实现、缓冲策略以及终端或磁盘 I/O 都会影响结果，性能敏感路径应以目标环境的基准测试为准。

一次输出的格式化失败或底层写入失败仍可能报错，因此关键路径不能把输出当作永远成功的操作。还应注意：

• std::print 和 std::println 返回 void，不能像 printf 一样取得写入字符数；
• std::println 只追加 \n，不保证刷新缓冲区；
• 并发日志中不要用多次调用拼接一条记录，否则可能与其他线程的输出交错。尽量将一条记录放进一次 std::println；需要跨多步保持一致时，使用互斥锁或 std::osyncstream。

从 printf 迁移

printf 风格	std::print 风格
printf("value=%d\n", value);	std::println("value={}", value);
fprintf(stderr, "open %s failed\n", path);	std::println(stderr, "open {} failed", path);
printf("%#08x\n", value);	std::println("{:#08x}", value);
printf("%.2f\n", pi);	std::println("{:.2f}", pi);

迁移时应逐个检查格式语义，不能机械替换：

• %d、%zu、%p 等 printf 说明符与 {} 语法没有一一对应的文本替换；
• std::print("%d", value) 会原样输出 %d，不会格式化 value；
• 依赖 printf 返回值的代码需要重新设计；
• 为保持旧代码刻意指定的有符号/无符号输出语义，必要时显式 static_cast。

实践建议

1. 优先使用字面量格式串，让编译器尽早发现错误。
2. 一条完整记录使用一次 std::println；不要为了换行而拼接 "\n"。
3. 数值格式要显式表达意图，例如 {:08x}、{:.2f}，不要依赖默认格式作为协议的一部分。
4. 对业务自定义类型提供小而明确的 std::formatter；不要修改或特化标准库类型。
5. 迁移旧代码时，确认返回值、缓冲、locale 和并发输出行为，而不只检查屏幕上的文本。

总结

std::print 将 std::format 的类型安全格式化能力带到了标准输出接口。新代码可优先使用 std::println 输出完整记录，用 std::print 处理需要自行控制换行的场景；遇到运行时格式串、locale、并发日志或旧 printf 迁移时，再针对相应边界条件做显式处理。

参考

• P2093R14：Formatted output
• C++ 工作草案：格式串规则