测试，生产质量答案

这个答案用符合标准的技术处理一般情况。CppReference.com页面底部附近给出了相同的方法作为示例。与他们的例子不同，这个代码符合问题的要求，并在机器人和卫星应用中进行了现场测试。它还改进了评论功能。设计质量将在下面进一步讨论。

#include <string>
#include <cstdarg>
#include <vector>

// requires at least C++11
const std::string vformat(const char * const zcFormat, ...) {

    // initialize use of the variable argument array
    va_list vaArgs;
    va_start(vaArgs, zcFormat);

    // reliably acquire the size
    // from a copy of the variable argument array
    // and a functionally reliable call to mock the formatting
    va_list vaArgsCopy;
    va_copy(vaArgsCopy, vaArgs);
    const int iLen = std::vsnprintf(NULL, 0, zcFormat, vaArgsCopy);
    va_end(vaArgsCopy);

    // return a formatted string without risking memory mismanagement
    // and without assuming any compiler or platform specific behavior
    std::vector<char> zc(iLen + 1);
    std::vsnprintf(zc.data(), zc.size(), zcFormat, vaArgs);
    va_end(vaArgs);
    return std::string(zc.data(), iLen); }

#include <ctime>
#include <iostream>
#include <iomanip>

// demonstration of use
int main() {

    std::time_t t = std::time(nullptr);
    std::cerr
        << std::put_time(std::localtime(& t), "%D %T")
        << " [debug]: "
        << vformat("Int 1 is %d, Int 2 is %d, Int 3 is %d", 11, 22, 33)
        << std::endl;
    return 0; }

可预测线性效率

根据问题规范，两个通道对于安全、可靠和可预测的可重用函数是必要的。对可重用函数中varg大小分布的假设是糟糕的编程风格，应该避免。在这种情况下，vargs的任意大变长表示是选择算法的关键因素。

在溢出时重试效率是指数级的，这是c++ 11标准委员会在讨论上述建议时讨论的另一个原因，即在写缓冲区为空时提供一个排练。

在上述生产就绪实现中，第一次运行就是这样的一个演练，以确定分配大小。没有发生分配。几十年来，printf指令的解析和vargs的读取已经变得非常高效。可重用代码应该是可预测的，即使必须牺牲一些微不足道的低效率。

安全性和可靠性

Andrew Koenig在剑桥的一次活动上演讲后对我们一小群人说:“用户功能不应该依赖于利用失败来实现普通的功能。”像往常一样，他的智慧在此后的记录中被证明是正确的。已修复和已关闭的安全错误问题通常表明在修复之前所利用的漏洞的描述中存在重试黑客。

在Alternative to sprintf, C9X revision proposal, ISO IEC Document WG14 N645/X3J11 96-008中，空缓冲区特性的正式标准修订建议中提到了这一点。在动态内存可用性的限制范围内，每个打印指令插入任意长的字符串“%s”并不是一个例外，不应该利用它来产生“非异常功能”。

考虑这个建议以及在c++ Reference.org页面底部给出的示例代码，该页面链接到这个答案的第一段。

同样，失败案例的测试很少像成功案例那样健壮。

可移植性

所有主要的os供应商提供的编译器都完全支持std::vsnprintf作为c++11标准的一部分。运行不再维护发行版的供应商的产品的主机应该提供g++或clang++，原因有很多。

堆栈使用

第一次调用std::vsnprintf时使用的堆栈将小于或等于第二次调用时使用的堆栈，并且将在第二次调用开始前释放。如果第一次调用超过堆栈可用性，那么std::fprintf也会失败。

更新1:增加了fmt::格式测试

我对这里介绍的方法进行了自己的研究，得到了与这里提到的完全相反的结果。

我用了4个函数/ 4个方法:

可变变量函数+ vsnprintf + std::unique_ptr 可变变量函数+ vsnprintf + std::string 可变变量模板函数+ std::ostringstream + std::tuple +实用程序::for_each 来自Fmt库的Fmt::format函数

对于googletest使用的测试后端。

#include <string>
#include <cstdarg>
#include <cstdlib>
#include <memory>
#include <algorithm>

#include <fmt/format.h>

inline std::string string_format(size_t string_reserve, const std::string fmt_str, ...)
{
    size_t str_len = (std::max)(fmt_str.size(), string_reserve);

    // plain buffer is a bit faster here than std::string::reserve
    std::unique_ptr<char[]> formatted;

    va_list ap;
    va_start(ap, fmt_str);

    while (true) {
        formatted.reset(new char[str_len]);

        const int final_n = vsnprintf(&formatted[0], str_len, fmt_str.c_str(), ap);

        if (final_n < 0 || final_n >= int(str_len))
            str_len += (std::abs)(final_n - int(str_len) + 1);
        else
            break;
    }

    va_end(ap);

    return std::string(formatted.get());
}

inline std::string string_format2(size_t string_reserve, const std::string fmt_str, ...)
{
    size_t str_len = (std::max)(fmt_str.size(), string_reserve);
    std::string str;

    va_list ap;
    va_start(ap, fmt_str);

    while (true) {
        str.resize(str_len);

        const int final_n = vsnprintf(const_cast<char *>(str.data()), str_len, fmt_str.c_str(), ap);

        if (final_n < 0 || final_n >= int(str_len))
            str_len += (std::abs)(final_n - int(str_len) + 1);
        else {
            str.resize(final_n); // do not forget to shrink the size!
            break;
        }
    }

    va_end(ap);

    return str;
}

template <typename... Args>
inline std::string string_format3(size_t string_reserve, Args... args)
{
    std::ostringstream ss;
    if (string_reserve) {
        ss.rdbuf()->str().reserve(string_reserve);
    }
    std::tuple<Args...> t{ args... };
    utility::for_each(t, [&ss](auto & v)
    {
        ss << v;
    });
    return ss.str();
}

for_each实现从这里开始:遍历tuple

#include <type_traits>
#include <tuple>

namespace utility {

    template <std::size_t I = 0, typename FuncT, typename... Tp>
    inline typename std::enable_if<I == sizeof...(Tp), void>::type
        for_each(std::tuple<Tp...> &, const FuncT &)
    {
    }

    template<std::size_t I = 0, typename FuncT, typename... Tp>
    inline typename std::enable_if<I < sizeof...(Tp), void>::type
        for_each(std::tuple<Tp...> & t, const FuncT & f)
    {
        f(std::get<I>(t));
        for_each<I + 1, FuncT, Tp...>(t, f);
    }

}

测试:

TEST(ExternalFuncs, test_string_format_on_unique_ptr_0)
{
    for (size_t i = 0; i < 1000000; i++) {
        const std::string v = string_format(0, "%s+%u\n", "test test test", 12345);
        UTILITY_SUPPRESS_OPTIMIZATION_ON_VAR(v);
    }
}

TEST(ExternalFuncs, test_string_format_on_unique_ptr_256)
{
    for (size_t i = 0; i < 1000000; i++) {
        const std::string v = string_format(256, "%s+%u\n", "test test test", 12345);
        UTILITY_SUPPRESS_OPTIMIZATION_ON_VAR(v);
    }
}

TEST(ExternalFuncs, test_string_format_on_std_string_0)
{
    for (size_t i = 0; i < 1000000; i++) {
        const std::string v = string_format2(0, "%s+%u\n", "test test test", 12345);
        UTILITY_SUPPRESS_OPTIMIZATION_ON_VAR(v);
    }
}

TEST(ExternalFuncs, test_string_format_on_std_string_256)
{
    for (size_t i = 0; i < 1000000; i++) {
        const std::string v = string_format2(256, "%s+%u\n", "test test test", 12345);
        UTILITY_SUPPRESS_OPTIMIZATION_ON_VAR(v);
    }
}

TEST(ExternalFuncs, test_string_format_on_string_stream_on_variadic_tuple_0)
{
    for (size_t i = 0; i < 1000000; i++) {
        const std::string v = string_format3(0, "test test test", "+", 12345, "\n");
        UTILITY_SUPPRESS_OPTIMIZATION_ON_VAR(v);
    }
}

TEST(ExternalFuncs, test_string_format_on_string_stream_on_variadic_tuple_256)
{
    for (size_t i = 0; i < 1000000; i++) {
        const std::string v = string_format3(256, "test test test", "+", 12345, "\n");
        UTILITY_SUPPRESS_OPTIMIZATION_ON_VAR(v);
    }
}

TEST(ExternalFuncs, test_string_format_on_string_stream_inline_0)
{
    for (size_t i = 0; i < 1000000; i++) {
        std::ostringstream ss;
        ss << "test test test" << "+" << 12345 << "\n";
        const std::string v = ss.str();
        UTILITY_SUPPRESS_OPTIMIZATION_ON_VAR(v);
    }
}

TEST(ExternalFuncs, test_string_format_on_string_stream_inline_256)
{
    for (size_t i = 0; i < 1000000; i++) {
        std::ostringstream ss;
        ss.rdbuf()->str().reserve(256);
        ss << "test test test" << "+" << 12345 << "\n";
        const std::string v = ss.str();
        UTILITY_SUPPRESS_OPTIMIZATION_ON_VAR(v);
    }
}

TEST(ExternalFuncs, test_fmt_format_positional)
{
    for (size_t i = 0; i < 1000000; i++) {
        const std::string v = fmt::format("{0:s}+{1:d}\n", "test test test", 12345);
        UTILITY_SUPPRESS_OPTIMIZATION_ON_VAR(v);
    }
}

TEST(ExternalFuncs, test_fmt_format_named)
{
    for (size_t i = 0; i < 1000000; i++) {
        const std::string v = fmt::format("{first:s}+{second:d}\n", fmt::arg("first", "test test test"), fmt::arg("second", 12345));
        UTILITY_SUPPRESS_OPTIMIZATION_ON_VAR(v);
    }
}

UTILITY_SUPPRESS_OPTIMIZATION_ON_VAR。

unsued.hpp:

#define UTILITY_SUPPRESS_OPTIMIZATION_ON_VAR(var)   ::utility::unused_param(&var)

namespace utility {

    extern const volatile void * volatile g_unused_param_storage_ptr;

    extern void
#ifdef __GNUC__
    __attribute__((optimize("O0")))
#endif
        unused_param(const volatile void * p);

}

unused.cpp:

namespace utility {

    const volatile void * volatile g_unused_param_storage_ptr = nullptr;

    void
#ifdef __GNUC__
    __attribute__((optimize("O0")))
#endif
        unused_param(const volatile void * p)
    {
        g_unused_param_storage_ptr = p;
    }

}

结果:

[ RUN      ] ExternalFuncs.test_string_format_on_unique_ptr_0
[       OK ] ExternalFuncs.test_string_format_on_unique_ptr_0 (556 ms)
[ RUN      ] ExternalFuncs.test_string_format_on_unique_ptr_256
[       OK ] ExternalFuncs.test_string_format_on_unique_ptr_256 (331 ms)
[ RUN      ] ExternalFuncs.test_string_format_on_std_string_0
[       OK ] ExternalFuncs.test_string_format_on_std_string_0 (457 ms)
[ RUN      ] ExternalFuncs.test_string_format_on_std_string_256
[       OK ] ExternalFuncs.test_string_format_on_std_string_256 (279 ms)
[ RUN      ] ExternalFuncs.test_string_format_on_string_stream_on_variadic_tuple_0
[       OK ] ExternalFuncs.test_string_format_on_string_stream_on_variadic_tuple_0 (1214 ms)
[ RUN      ] ExternalFuncs.test_string_format_on_string_stream_on_variadic_tuple_256
[       OK ] ExternalFuncs.test_string_format_on_string_stream_on_variadic_tuple_256 (1325 ms)
[ RUN      ] ExternalFuncs.test_string_format_on_string_stream_inline_0
[       OK ] ExternalFuncs.test_string_format_on_string_stream_inline_0 (1208 ms)
[ RUN      ] ExternalFuncs.test_string_format_on_string_stream_inline_256
[       OK ] ExternalFuncs.test_string_format_on_string_stream_inline_256 (1302 ms)
[ RUN      ] ExternalFuncs.test_fmt_format_positional
[       OK ] ExternalFuncs.test_fmt_format_positional (288 ms)
[ RUN      ] ExternalFuncs.test_fmt_format_named
[       OK ] ExternalFuncs.test_fmt_format_named (392 ms)

正如你所看到的，通过vsnprintf+std::string实现等于fmt::format，但比通过vsnprintf+std::unique_ptr更快，而vsnprintf+std::unique_ptr比通过std::ostringstream更快。

测试在Visual Studio 2015 Update 3中编译，运行于Windows 7 x64 / Intel酷睿i7-4820K CPU @ 3.70GHz / 16GB。

为了以'sprintf'方式格式化std::string，调用snprintf(参数nullptr和0)来获得所需的缓冲区长度。使用c++ 11可变模板编写函数，如下所示:

#include <cstdio>
#include <string>
#include <cassert>

template< typename... Args >
std::string string_sprintf( const char* format, Args... args ) {
  int length = std::snprintf( nullptr, 0, format, args... );
  assert( length >= 0 );

  char* buf = new char[length + 1];
  std::snprintf( buf, length + 1, format, args... );

  std::string str( buf );
  delete[] buf;
  return str;
}

使用c++11支持编译，例如在GCC: g++ -std=c++11中编译

用法:

  std::cout << string_sprintf("%g, %g\n", 1.23, 0.001);

可以使用iomanip头文件格式化cout中的c++输出。 在使用类似的任何helper函数之前，请确保包含iomanip头文件 Setprecision, setfill等等。

下面是我过去用来在向量中打印平均等待时间的代码片段，这是我“累积”的。

#include<iomanip>
#include<iostream>
#include<vector>
#include<numeric>

...

cout<< "Average waiting times for tasks is " << setprecision(4) << accumulate(all(waitingTimes), 0)/double(waitingTimes.size()) ;
cout << " and " << Q.size() << " tasks remaining" << endl;

下面是如何格式化c++流的简要描述。 http://www.cprogramming.com/tutorial/iomanip.html

这是谷歌的做法: facebook也以类似的方式:StringPrintf (Apache许可证) 两者都提供了一个方便的StringAppendF。

我用vsnprintf写了我自己的，所以它返回字符串，而不是必须创建我自己的缓冲区。

#include <string>
#include <cstdarg>

//missing string printf
//this is safe and convenient but not exactly efficient
inline std::string format(const char* fmt, ...){
    int size = 512;
    char* buffer = 0;
    buffer = new char[size];
    va_list vl;
    va_start(vl, fmt);
    int nsize = vsnprintf(buffer, size, fmt, vl);
    if(size<=nsize){ //fail delete buffer and try again
        delete[] buffer;
        buffer = 0;
        buffer = new char[nsize+1]; //+1 for /0
        nsize = vsnprintf(buffer, size, fmt, vl);
    }
    std::string ret(buffer);
    va_end(vl);
    delete[] buffer;
    return ret;
}

所以你可以用它

std::string mystr = format("%s %d %10.5f", "omg", 1, 10.5);