printf和std::cout的区别

Question

可能是重复问题：
我应该在我的C++代码中使用printf吗？

如果我只想在屏幕上打印一个字符串，我可以使用以下两种方式：

printf("abc");

std::cout << "abc" << std::endl;

那么，在上面展示的例子中，使用printf优于std::cout还是反过来更有优势呢？

- aali

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如果你在写C++代码，通常应该优先选择使用C++特有的习惯用法和库。 - Paul R

这取决于你是用C还是C++编写程序。这两种方法属于不同的语言，因此不能直接进行比较。 - Harry Joy

@Paul R. 感谢您的回复。那么，“printf()”不被认为是C++习语吗？ - aali

@Harry Joy。感谢您的回复。我正在使用C++。 - aali

这是一个自由函数，C++支持自由函数，并且标准库中有自由函数。非C++惯用语可能是省略号(...)，通常只在C++中用作SFINAE的“作弊”。 - CashCow

我应该在我的C代码中使用printf吗？ - mingos

Answer 1

虽然 cout 是C++的正确方式，但我认为一些人和公司（包括 Google）继续在C++代码中使用printf，因为使用printf比使用cout更容易进行格式化输出。

下面是我在这里找到的一个有趣的例子。

对比：

printf( "%-20s %-20s %5s\n" , "Name" , "Surname" , "Id" );

并且

cout << setw( -20 ) << "Name" << setw( 20 ) << "Surname"  << setw( 5 ) << "Id" << endl;

- dandan78

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+1，你已经阐述了printf的一个优点，看起来对我来说是一个有效的答案。 - CashCow

代码长度较短并不一定意味着更易读，下面是一个例子：std::cout版本清晰地展示了每个步骤正在执行的操作。相比之下，printf则使用了难以理解的格式化字符串。 - Zac Howland

没问题，但一旦你习惯了它们，就可以说printf比两者更易于使用。个人而言，我总觉得流格式化很笨重。 - dandan78

-1：正确使用 cout 的方式是：cout << person << '\n'。这是一个常见的误解。 - Sebastian Mach

怎么样？endl = 结束行！？ - paulm

endl 应该只在想要刷新流时使用。 - Cerran

Answer 2

printf及其相关函数是C语言的函数。它们在C++中可以工作，但不具有C++ std::ostream的类型安全性。使用printf函数基于用户输入（甚至是来自文件的输入）格式化输出的程序可能会出现问题。例如：

int main()
{
    char[] a = {'1', '2', '3', '4'}; // a string that isn't 0-terminated
    int i = 50;
    printf("%s", a); // will continue printing characters until a 0 is found in memory
    printf("%s", i); // will attempt to print a string, but this is actually an integer
}

C++具有更强的类型安全性，还有一个std::string类，可以帮助防止这些问题。

- Zac Howland

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@Zac Howland。感谢您的回复。为什么您在上面声明的字符串没有以0结尾？难道字符串不是总是以0结尾吗？另外，您所说的“类型安全”是什么意思？谢谢。 - aali

他定义了一个字符数组，这些字符数组在C语言中可以被解释为字符串，但它不会自动在数组末尾添加一个零字节。 - Ward Muylaert

@Ward Muylaert。当我们在C++中像这样声明字符串时，难道不会自动添加\0来表示序列的结尾吗？或者说，在什么情况下会得到\0呢？谢谢。 - aali

不会自动添加终止符号。如果我声明为 char* a = "1234";，那么就会有一个终止符号。但是，当你没有终止符号时，我正在演示的问题就会出现。 - Zac Howland

@Zac，我认为@CashCow试图表达的是，在这种情况下两种情况完全相同。如果你限制自己只使用 std::string而不是 const char *，那么你不会在使用cout时遇到问题，但在使用printf( "%s\n", st.c_str() );时也不会有问题。我同意你的答案，但类型安全问题随着时间的推移而变得模糊了...... gcc将通过解析调用处的格式字符串来验证类型正确性，并提供编译器警告。这不是标准要求的，但它确实存在。 - David Rodríguez - dribeas

Answer 3

我本人也在思考这个问题。printf通常更容易用于格式化打印，但C++中的iostreams工具有一个很大的优点，即您可以为对象创建自定义格式化程序。我最终会根据需要在代码中使用它们两个。

同时使用并混合它们的问题在于，printf和cout使用的输出缓冲区不同，因此，除非您运行未缓冲或显式刷新输出，否则可能会出现损坏的输出。

我对C ++的主要反对意见是，没有类似于printf的快速输出格式化工具，因此没有办法轻松地控制整数、十六进制和浮点格式化的输出。

Java也面临了同样的问题；该语言最终获得了printf。

维基百科在http://en.wikipedia.org/wiki/Printf#C.2B.2B_alternatives_to_sprintf_for_numeric_conversion上对这个问题进行了很好的讨论。

- vy32

Answer 4

实际上，对于您的具体示例，您应该问哪个更可取，puts还是cout。printf打印格式化文本，但您只是向控制台输出普通文本。

对于一般用途，流（iostream，其中包括cout）更具可扩展性（您可以使用它们打印自己的类型），并且更通用，因为您可以生成函数以打印任何类型的流，而不仅仅是控制台（或重定向输出）。您也可以使用fprintf创建基本流行为，其使用FILE *作为FILE *通常不是真正的文件，但这更加棘手。

流是“类型安全”的，因为您会重载正在打印的类型。 printf并非使用省略号是类型安全的，因此，如果放置不匹配格式字符串的错误参数类型，则可能会获得未定义的结果，但编译器不会发出警告。如果您错过了参数或传入错误的参数（例如将数字用于％s，它仍将将其视为指针），则甚至可能会获得seg-fault /未定义行为（但如果不正确使用cout也会发生这种情况）。 printf确实具有一些优点：您可以模板化格式字符串，然后重用该格式字符串以处理不同的数据，即使这些数据不在结构中，并且对一个变量使用格式化操作不会使该格式“粘滞”以供进一步使用，因为您为每个变量指定格式。 printf也被认为是线程安全的，而cout实际上并不安全。

boost使用其boost :: format库结合了每个库的优点。

- CashCow

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+1 提到 boost::format - GrahamS

“+1”：“你应该问哪个更好，puts 还是 cout”。我正在搜索以尝试找出谁在内部调用谁，puts() 中是否有一个 cout 调用？ - LoneXcoder

Answer 5

printf是从C语言中借用的，有一些局限性。最常见的限制是类型安全性，因为它依赖于程序员正确匹配格式字符串和参数。第二个限制来自于可变参数环境，即无法使用用户定义的类型扩展行为。printf知道如何打印一组类型，这就是你可以得到的全部内容。尽管如此，对于可以使用printf处理的少数事情而言，与c++流相比，使用printf更快且更简单。

虽然大多数现代编译器能够解决类型安全限制，并至少提供警告(编译器可以解析格式字符串并检查调用中提供的参数)，但第二个限制无法克服。即使在第一种情况下，编译器也不能真正帮助解决一些问题，例如检查空终止符--但同样的问题也会出现在如果使用std::cout打印相同数组的情况下。

另一方面，通过重载给定用户定义类型type的std::ostream& operator<<( std::ostream&, type const & )，流(包括std::cout)可以扩展以处理用户定义类型。它们本身是类型安全的——如果传入一个没有重载operator<<的类型，编译器将会报错。然而，它们更加繁琐以产生格式化输出。

那么你应该使用哪个呢？一般来说，我更喜欢使用流，因为为我的自定义类型重载operator<<很简单，并且可以统一地与所有类型一起使用。

- David Rodríguez - dribeas

Answer 6

这两个例子做的事情不同。后者会添加一个换行符并刷新输出（std::endl 的结果）。std::cout 也比较慢。除此之外，printf 和 std::cout 实现了相同的功能，你可以选择任何一个。就个人而言，在 C++ 代码中我会使用 std::cout。它更易读且更安全。

如果您需要使用 std::cout 格式化输出，请参阅this article。

- moinudin

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谢谢您的回复。您提到的为什么“std::cout”会更慢？这里的“更慢”是什么意思？例如在哪方面更慢？谢谢。 - aali

@aali，其他答案已经详细解释了原因，所以它的速度较慢：它要做更多的事情。它非常依赖于你的编译器，但我曾经看到过旧版本的GCC在所有情况下都比现在慢10倍以上。 - moinudin

使用g++4.x编译器，在我提交的测试用例中，如果你使用sync_with_stdio(false)，那么输出流与printf函数一样快。 - Sebastian Mach

Answer 7

通常而言，你应该优先选择cout，因为它更加类型安全和通用。printf没有类型安全性，也不通用。唯一的原因是你可能会更倾向于printf是因为它速度很快-从内存中来看，printf比cout快得多。

- Puppy

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谢谢您的回复。我看到“printf（）”可以进行格式化，那么“cout”也提供这个功能吗？ - aali

当你说“printf既不是类型安全的，也不是通用的。你可能偏爱printf的唯一原因是速度-从记忆中来看，printf比cout快得多。”时，你的意思是什么？你能再解释一下吗？谢谢。 - aali

@aali：cout 还提供了输出格式化。 - Harry Joy

你有printf速度快多少倍的参考资料吗？ - CB Bailey

@aali：你的编译器会接受 printf 中的明显错误，比如 printf("%s", int());。此外，许多自定义类型被重载以与 iostreams 一起使用，但你永远无法使用 printf 打印自定义类型。cout 也提供格式化功能。@Charles：我个人没有。我知道 iostream 以非常慢的速度运行而闻名，当我测试它时，与 printf 相比，它非常慢。 - Puppy

@DeadMG：只有在与默认启用的stdio同步时，printf才更快。 - Sebastian Mach