现代c++使得这非常简单。

C + + 20

c++ 20引入了std::format，它允许你这样做。它使用的替换字段类似于python中的替换字段:

#include <iostream>
#include <format>
 
int main() {
    std::cout << std::format("Hello {}!\n", "world");
}

代码来自cppreference.com, CC BY-SA和GFDL

查看编译器支持页面，看看它是否在您的标准库实现中可用。截至2021年11月28日，Visual Studio 2019 16.10(于2021年05月25日发布)和Clang 14(可在此处跟踪)提供了部分支持。在所有其他情况下，您可以求助于下面的c++ 11解决方案，或使用{fmt}库，它具有与std::format相同的语义。

---

C++11

使用c++ 11的std::snprintf，这已经成为一个非常简单和安全的任务。

#include <memory>
#include <string>
#include <stdexcept>

template<typename ... Args>
std::string string_format( const std::string& format, Args ... args )
{
    int size_s = std::snprintf( nullptr, 0, format.c_str(), args ... ) + 1; // Extra space for '\0'
    if( size_s <= 0 ){ throw std::runtime_error( "Error during formatting." ); }
    auto size = static_cast<size_t>( size_s );
    std::unique_ptr<char[]> buf( new char[ size ] );
    std::snprintf( buf.get(), size, format.c_str(), args ... );
    return std::string( buf.get(), buf.get() + size - 1 ); // We don't want the '\0' inside
}

上面的代码片段是根据CC0 1.0许可的。

逐行解释:

目的:写入一个char*使用std::snprintf，然后将其转换为std::string。

首先，使用snprintf中的一个特殊条件确定所需的char数组长度。从cppreference.com:

返回值 […如果结果字符串由于buf_size限制而被截断， 函数返回字符总数(不包括 终止空字节)，如果限制为 没有实施。

这意味着所需的大小是字符数加1，因此空结束符将位于所有其他字符之后，并且可以再次被字符串构造函数截断。@alexk7在评论中解释了这个问题。

int size_s = std::snprintf( nullptr, 0, format.c_str(), args ... ) + 1;

如果发生错误，Snprintf将返回负数，因此我们随后检查格式是否按预期工作。不这样做可能会导致无声错误或分配一个巨大的缓冲区，正如@ead在评论中指出的那样。

if( size_s <= 0 ){ throw std::runtime_error( "Error during formatting." ); }

因为我们知道size_s不能为负，所以我们使用静态强制转换将size_t从有符号整型转换为无符号size_t。这样，即使是最迂腐的编译器也不会抱怨下一行可能发生的转换。

size_t size = static_cast<size_t>( size_s );

接下来，我们分配一个新的字符数组，并将其分配给std::unique_ptr。通常建议这样做，因为您不必再次手动删除它。

注意，这不是一种使用用户定义类型分配unique_ptr的安全方法，因为如果构造函数抛出异常，您就不能释放内存!

std::unique_ptr<char[]> buf( new char[ size ] );

在c++ 14中，您可以使用make_unique，这对于用户定义的类型是安全的。

auto buf = std::make_unique<char[]>( size );

在此之后，我们当然可以将snprintf用于其预期用途，并将格式化的字符串写入char[]。

std::snprintf( buf.get(), size, format.c_str(), args ... );

最后，我们创建并返回一个新的std::string，确保省略结尾的空结束符。

return std::string( buf.get(), buf.get() + size - 1 );

---

您可以在这里看到一个实际的例子。

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如果你也想在参数列表中使用std::string，看看这个要点。

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针对Visual Studio用户的其他信息:

正如回答中所解释的，微软将std::snprintf重命名为_snprintf(是的，没有std::)。MS进一步将其设置为弃用，并建议使用_snprintf_s代替，但是_snprintf_s不会接受缓冲区为零或小于格式化输出，如果发生这种情况，将不会计算输出长度。 因此，为了消除编译过程中的弃用警告，您可以在文件顶部插入以下一行，其中包含了_snprintf的使用:

#pragma warning(disable : 4996)

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最终的想法

这个问题的很多答案都是在c++ 11之前编写的，并且使用固定的缓冲区长度或vargs。除非你一直使用旧版本的c++，否则我不建议你使用这些解决方案。理想情况下，走c++ 20的路。

因为这个答案中的c++ 11解决方案使用模板，如果它被大量使用，它可以生成相当多的代码。但是，除非您正在为一个二进制文件空间非常有限的环境进行开发，否则这不会成为问题，并且在清晰度和安全性方面仍然比其他解决方案有很大的改进。

如果空间效率非常重要，这两个带有vargs和vsnprintf的解决方案可能会很有用。 不要使用任何具有固定缓冲长度的解决方案，那只是在自找麻烦。

对于Visual C:

std::wstring stringFormat(const wchar_t* fmt, ...)
{
    if (!fmt) {
        return L"";
    }

    std::vector<wchar_t> buff;
    size_t size = wcslen(fmt) * 2;
    buff.resize(size);
    va_list ap;
    va_start(ap, fmt);
    while (true) {
        int ret = _vsnwprintf_s(buff.data(), size, _TRUNCATE, fmt, ap);
        if (ret != -1)
            break;
        else {
            size *= 2;
            buff.resize(size);
        }
    }
    va_end(ap);
    return std::wstring(buff.data());
}

下面是@iFreilicht答案的稍微修改版本，更新到c++ 14(使用make_unique函数而不是原始声明)，并增加了对std::string参数的支持(基于Kenny Kerr的文章)

#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>
#include <cstdio>

template <typename T>
T process_arg(T value) noexcept
{
    return value;
}

template <typename T>
T const * process_arg(std::basic_string<T> const & value) noexcept
{
    return value.c_str();
}

template<typename ... Args>
std::string string_format(const std::string& format, Args const & ... args)
{
    const auto fmt = format.c_str();
    const size_t size = std::snprintf(nullptr, 0, fmt, process_arg(args) ...) + 1;
    auto buf = std::make_unique<char[]>(size);
    std::snprintf(buf.get(), size, fmt, process_arg(args) ...);
    auto res = std::string(buf.get(), buf.get() + size - 1);
    return res;
}

int main()
{
    int i = 3;
    float f = 5.f;
    char* s0 = "hello";
    std::string s1 = "world";
    std::cout << string_format("i=%d, f=%f, s=%s %s", i, f, s0, s1) << "\n";
}

输出:

i = 3, f = 5.000000, s = hello world

如果需要，可以随意将这个答案与原始答案合并。

你不能直接这样做，因为你没有对底层缓冲区的写访问权(直到c++ 11;见Dietrich Epp的评论)。你必须先在c-string中执行，然后将其复制到std::string中:

  char buff[100];
  snprintf(buff, sizeof(buff), "%s", "Hello");
  std::string buffAsStdStr = buff;

但我不确定为什么不直接使用字符串流?我想你有特定的理由不这么做:

  std::ostringstream stringStream;
  stringStream << "Hello";
  std::string copyOfStr = stringStream.str();

我对这个非常流行的问题的看法。

引用printf类函数的manpage:

Upon successful return, these functions return the number of characters printed (excluding the null byte used to end output to strings). The functions snprintf() and vsnprintf() do not write more than size bytes (including the terminating null byte ('\0')). If the output was truncated due to this limit then the return value is the number of characters (excluding the terminating null byte) which would have been written to the final string if enough space had been available. Thus, a return value of size or more means that the output was truncated.

换句话说，一个正常的c++ 11实现应该是这样的:

#include <string>
#include <cstdio>

template <typename... Ts>
std::string fmt (const std::string &fmt, Ts... vs)
{
    char b;
    size_t required = std::snprintf(&b, 0, fmt.c_str(), vs...) + 1;
        // See comments: the +1 is necessary, while the first parameter
        //               can also be set to nullptr

    char bytes[required];
    std::snprintf(bytes, required, fmt.c_str(), vs...);

    return std::string(bytes);
}

它工作得很好:)

只有c++ 11支持可变参数模板。pixelpoint的答案显示了使用较旧的编程风格的类似技术。

奇怪的是，c++没有这样一个开箱即用的东西。他们最近添加了to_string()，在我看来这是向前迈出的一大步。我想知道他们是否最终会给std::string添加一个.format操作符…

Edit

正如alexk7指出的那样，std::snprintf的返回值需要A +1，因为我们需要为\0字节留出空间。直观地说，在大多数体系结构上，缺少+1将导致所需的整数部分被0覆盖。这将在std::snprintf的required作为实际参数计算之后发生，因此效果不应该可见。

然而，这个问题可以改变，例如编译器优化:如果编译器决定为所需的变量使用寄存器怎么办?这类错误有时会导致安全问题。

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。