有效利用 C++ iomanip 库

Question

我用 C++ 创建了一个 Vector 类，它非常适合我的问题。我现在正在清理它，并且遇到了以下代码：

std::ostream& operator<<(std::ostream &output, const Vector &v){
  output<<"["
    <<std::setiosflags(std::ios::right | std::ios::scientific)
    <<std::setw(23)
    <<std::setprecision(16)
    <<v._x<<", "
    <<std::setiosflags(std::ios::right | std::ios::scientific)
    <<std::setw(23)
    <<std::setprecision(16)
    <<v._y<<", "
    <<std::setiosflags(std::ios::right | std::ios::scientific)
    <<std::setw(23)
    <<std::setprecision(16)
    <<v._z<<"]";
  return output;
} 

该代码允许将向量打印为 std::cout<。每个数字有 23 个空格，其中 16 个是小数。文本右对齐，以便打印：

 1.123456123456e+01
-1.123456123456e+01

而不是

1.123456123456e+01
-1.123456123456e+01

代码看起来非常重复。如何“存储”格式（所有 setiosflags、setw 和 set precision 语句），以便您可以说“打印字符”以标准方式，但是具有这种给定格式的数字”。

谢谢你！

编辑

根据 Rob Adams 的评论，我将丑陋的代码（正如其他人指出的那样，会扰乱“下一个人”的精度）更改为更简洁（且正确）：

std::ostream& operator<<(std::ostream &output, const Vector &v){
  std::ios_base::fmtflags f = output.flags(std::ios::right | std::ios::scientific);
  std::streamsize p = output.precision(16);
  output<<"["
    <<std::setw(23)<<v._x<<", "
    <<std::setw(23)<<v._y<<", "
    <<std::setw(23)<<v._z
    <<"]";
  output.flags(f);
  output.precision(p);
  return output;
}

Answer 1

只有 std::setw() 是临时的。另外两个调用 setiosflags 和 set precision 具有永久效果。

因此，您可以将代码更改为：

std::ostream& operator<<(std::ostream &output, const Vector &v){
  output<<"["
    <<std::setiosflags(std::ios::right | std::ios::scientific)
    <<std::setw(23)
    <<std::setprecision(16)
    <<v._x<<", "
    <<std::setw(23)
    <<v._y<<", "
    <<std::setw(23)
    <<v._z<<"]";
  return output;
} 

但现在您已经为下一个人取消了标志和精度。试试这个：

std::ostream& operator<<(std::ostream &output, const Vector &v){
  std::ios_base::fmtflags f = output.flags(std::ios::right | std::ios::scientific);
  std::streamsize p = output.precision(16);
  output<<"["
    <<std::setw(23)
    <<v._x<<", "
    <<std::setw(23)
    <<v._y<<", "
    <<std::setw(23)
    <<v._z<<"]";
  output.flags(f);
  output.precision(p);
  return output;
} 

最后，如果你绝对必须摆脱常量 23 的重复，你可以这样做（但我不推荐它）：

struct width {
  int w;
  width(int w) : w(w) {}
  friend std::ostream& operator<<(std::ostream&os, const width& w) {
    return os << std::setw(width.w);
  }
};


std::ostream& operator<<(std::ostream &output, const Vector &v){
  std::ios_base::fmtflags f = output.flags(std::ios::right | std::ios::scientific);
  std::streamsize p = output.precision(16);
  width w(23);
  output<<"["
    <<w
    <<v._x<<", "
    <<w
    <<v._y<<", "
    <<w
    <<v._z<<"]";
  output.flags(f);
  output.precision(p);
  return output;
} 

另请参阅 另一个问题，他们决定不能使宽度永久化。

Answer 2

在 C++20 中，您将能够执行以下操作：

std::ostream& operator<<(std::ostream& output, const Vector& v){
  const int width = 23, precision = 16;
  return output << std::format(
      "[{0:{3}.{4}e}, {1:{3}.{4}e}, {2:{3}.{4}e}]",
      v._x, v._y, v._z, width, precision);
} 

与 I/O 操纵器不同， std::format 不会改变 ostream 的格式化状态，从而避免 Bo Persson 提到的问题：

你真正的问题是这个输出之后的下一个输出会发生什么......

它也可以使 I/O 操纵器与 Vector 一起正常工作。

在 std::format 可用之前，您可以使用{fmt} 库它是基于。

Answer 3

除了 setw() 之外的所有内容实际上都已经这样做了。它们是“粘性的”。

你真正的问题是这个输出之后的下一个输出会发生什么......

Answer 4

通常，您不会直接使用标准操纵器。在
例如，在这种情况下，您可以定义一个操纵器
fromVector，并使用它：

output << '['
       << fromVector << v.x << ", "
       << fromVector << v.y << ", "
       << fromVector << v.z << ']';

这样，如果你想改变的宽度和精度
向量中的元素，您只需在一处执行此操作。

在这种情况下，操纵器没有参数，所有这些都是
需要的是一个简单的函数：

std::ostream& fromVector(std::ostream& stream)
{
    stream.setf(std::ios::right, std::ios::adjustfield);
    stream.setf(std::ios::scientific, std::ios::floatfield);
    stream.precision(16);
    stream.width(32);
    return stream;
}

当然，这将改变任何格式的大部分格式
后来的用户。一般来说，最好使用
保存状态并恢复状态的临时类对象
在析构函数中。我通常从以下来源获得我的操纵器
类似：

标题：
类 StateSavingManip
{
民众：
状态保存操作（
StateSavingManip const&其他 ） ;

    virtual             ~StateSavingManip() ;
    void                operator()( std::ios& stream ) const ;

protected:
                        StateSavingManip() ;

private:
    virtual void        setState( std::ios& stream ) const = 0 ;

private:
    StateSavingManip&   operator=( StateSavingManip const& ) ;

private:
    mutable std::ios*   myStream ;
    mutable std::ios::fmtflags
                        mySavedFlags ;
    mutable int         mySavedPrec ;
    mutable char        mySavedFill ;
} ;

inline std::ostream&
operator<<(
    std::ostream&       out,
    StateSavingManip const&
                        manip )
{
    manip( out ) ;
    return out ;
}

inline std::istream&
operator>>(
    std::istream&       in,
    StateSavingManip const&
                        manip )
{
    manip( in ) ;
    return in ;
}

来源：
int getXAlloc() ;
int ourXAlloc = getXAlloc() + 1 ;

int
getXAlloc()
{
    if ( ourXAlloc == 0 ) {
        ourXAlloc = std::ios::xalloc() + 1 ;
        assert( ourXAlloc != 0 ) ;
    }
    return ourXAlloc - 1 ;
}
}

StateSavingManip::StateSavingManip()
    :   myStream( NULL )
{
}

StateSavingManip::StateSavingManip(
    StateSavingManip const&
                        other )
{
    assert( other.myStream == NULL ) ;
}

StateSavingManip::~StateSavingManip()
{
    if ( myStream != NULL ) {
        myStream->flags( mySavedFlags ) ;
        myStream->precision( mySavedPrec ) ;
        myStream->fill( mySavedFill ) ;
        myStream->pword( getXAlloc() ) = NULL ;
    }
}

void
StateSavingManip::operator()( 
    std::ios&           stream ) const
{
    void*&              backptr = stream.pword( getXAlloc() ) ;
    if ( backptr == NULL ) {
        backptr      = const_cast< StateSavingManip* >( this ) ;
        myStream     = &stream ;
        mySavedFlags = stream.flags() ;
        mySavedPrec  = stream.precision() ;
        mySavedFill  = stream.fill() ;
    }
    setState( stream ) ;
}

如果这样做，则必须在后面添加括号
操纵者，例如：（

output << '['
       << fromVector() << v.x << ", "
       << fromVector() << v.y << ", "
       << fromVector() << v.z << ']';

我确信一些聪明的灵魂会想出一种方法
避开他们，但他们从来没有打扰过我，所以我没有
打扰了。）