fmt：C++ 格式化库

fmt 是一个现代化、快速且安全的 C++ 格式化库，专注于高效地格式化文本。它提供了类似 Python 的 format 功能，但具有更高的性能和类型安全特性。fmt 库在处理字符串格式化、日志输出以及构建用户友好的输出时尤为强大。自从 C++20 标准引入 std::format 后，fmt 作为其原型库已经广泛应用于各种 C++ 项目中。

💯 主要特点

• 类型安全：fmt 使用 C++ 的模板机制，确保在编译时进行类型检查，防止格式错误。
• 高性能：fmt 经过精心优化，能够比传统的 sprintf 函数更高效地进行字符串格式化操作。
• 简洁的 API：fmt 提供了简单且直观的 API，降低了格式化操作的复杂度。
• 丰富的格式支持：支持各种数据类型和自定义格式化功能，满足复杂的格式化需求。
• 与 C++ 标准兼容：fmt 库作为 C++20 std::format 的基础，与现代 C++ 完美结合。

💯 安装和集成

fmt 可以通过多种方式安装，并轻松集成到您的项目中。

使用 vcpkg 安装

vcpkg 是一种流行的包管理工具，可以轻松安装 fmt：

vcpkg install fmt

然后在 CMake 中使用：

find_package(fmt REQUIRED)
target_link_libraries(your_project_name PRIVATE fmt::fmt)

使用 CMake 直接集成

如果您不使用包管理工具，也可以通过将 fmt 源码直接集成到项目中：

1. 下载 fmt 源码。
2. 在 CMake 文件中包含 fmt：

add_subdirectory(fmt)
target_link_libraries(your_project_name PRIVATE fmt::fmt)

使用 Conan 安装

Conan 是另一个流行的 C++ 包管理工具：

conan install fmt/11.0.0@

这可以自动下载并配置 fmt 以供项目使用。

💯 fmt 库的基本用法

fmt 的核心功能是格式化字符串。与传统的 printf 不同，它更具可读性并支持现代 C++ 的类型安全机制。以下是 fmt 库的一些常见用法。

基本格式化

与 printf 类似，fmt 提供了格式化功能，但语法更加简洁：

#include <fmt/core.h>
#include <iostream>int main() {std::string name = "John";int age = 25;std::string result = fmt::format("姓名: {}, 年龄: {}", name, age);std::cout << result << std::endl;return 0;
}

在上述代码中，fmt::format 使用 {} 作为占位符，与 Python 的 str.format 类似，并且能够自动推断数据类型。

带格式的输出

fmt 允许为每个占位符指定格式选项，以下是格式化数字的示例：

#include <fmt/core.h>
#include <iostream>int main() {double pi = 3.14159;std::string result = fmt::format("圆周率: {:.2f}", pi);  // 保留两位小数std::cout << result << std::endl;return 0;
}

{:.2f} 的含义是将浮点数格式化为两位小数，类似于 printf 中的 %.2f。

日志格式化

fmt 也可以用来构建高效的日志系统。相比于传统的日志库，fmt 具有更好的性能表现：

#include <fmt/core.h>
#include <iostream>void log_info(const std::string &message) {std::cout << fmt::format("[INFO]: {}", message) << std::endl;
}int main() {log_info("应用程序启动成功");return 0;
}

这种日志输出方式不仅直观，还可以通过 fmt::format 的丰富功能实现复杂的日志格式。

💯 高级功能

除了基础的字符串格式化，fmt 还提供了许多高级功能，适合更加复杂的应用场景。

动态格式化

fmt 支持根据运行时条件动态构建格式字符串，这使得它在处理不确定格式时非常灵活：

#include <fmt/core.h>
#include <iostream>int main() {std::string fmt_str = "{} is {}";std::cout << fmt::format(fmt_str, "The answer", 42) << std::endl;return 0;
}

动态格式字符串可以根据输入的不同情况动态改变，灵活性非常高。

自定义类型格式化

fmt 允许用户为自定义类型定义格式化规则，以下是一个为 Point 类型自定义格式化输出的示例：

#include <fmt/core.h>
#include <iostream>struct Point {int x, y;
};// 定义 Point 类型的格式化规则
template <>
struct fmt::formatter<Point> {constexpr auto parse(fmt::format_parse_context& ctx) {return ctx.begin();}template <typename FormatContext>auto format(const Point& p, FormatContext& ctx) {return fmt::format_to(ctx.out(), "({}, {})", p.x, p.y);}
};int main() {Point p = {10, 20};std::cout << fmt::format("Point: {}", p) << std::endl;return 0;
}

通过自定义格式化器，fmt 可以灵活处理几乎任何类型的数据，并根据需求输出不同格式。

💯 性能优势

与传统的 printf 和 sprintf 相比，fmt 的性能大幅提升，特别是在处理大量格式化操作时。它通过优化内部内存管理和避免不必要的类型转换，减少了运行时的性能损耗。

根据官方基准测试，fmt 在多数情况下都比标准的 C++ iostream 和 C 风格的 sprintf 更快。以下是官方提供的一些基准数据：

操作类型	fmt 性能提升	传统方法
字符串格式化	2 倍	sprintf
自定义类型格式化	3 倍	手动实现
日志输出	约 30% 提升	iostream

通过使用 fmt，开发者不仅能够编写更加清晰、可读的代码，同时还能够在高性能应用中减少性能瓶颈。

💯 与 std::format 的关系

fmt 库的 API 与 C++20 引入的 std::format 非常相似，事实上，std::format 是基于 fmt 库的实现原型。随着 C++20 的普及，std::format 也将成为标准库的一部分。但是，fmt 提供了比 std::format 更多的扩展功能，如日志功能、动态格式化等，因此即便在 C++20 项目中，fmt 依然是一个非常实用的选择。

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💬 结语

fmt 是一个功能强大且灵活的 C++ 字符串格式化库，适用于各种需要格式化文本的场景。无论是在简单的字符串拼接、复杂的数据输出，还是自定义类型的格式化方面，fmt 都表现出色。其简洁的 API 和高性能特性，使得 fmt 在现代 C++ 开发中占据了重要位置。

如果你正在寻找一个比 printf 更高效、安全，且更易于使用的 C++ 格式化工具，fmt 将是一个理想的选择。通过其丰富的功能和广泛的应用场景，fmt 能够大幅提升代码的可维护性和运行效率。

📒 参考文献

• fmt 官网
• fmt GitHub仓库