在 Shell 中使用 printf 格式化输出语句

在使用 shell 编程的过程，难免要进行内容输出，我们一般情况下都使用 echo 命令进行输出，如 echo "Hello, World" ，不过功能比较有限；如果需要高级的格式化功能控制，那么应当使用 printf 命令。

printf 由 POSIX 标准所定义，是C语言 `printf()` 库函数的一个有限的变形（在语法上也有些不同），是 echo 命令的增强版。
printf 不像 echo 那样会自动换行，必须显式添加换行符 `\n` 。

语法说明

printf 命令的语法

printf   {format-string1 format-string2...}   [arguments1 arguments2...]

format-string 为格式控制字符串（可以没有引号，但最好加上，单引号、双引号均可；多个格式字符使用空格进行分隔），按 %[标志][输出最小宽度][.精度][长度]类型 格式书写：

标志：即正负号或进制符号的设定

标志	意义
-	结果左对齐，右边填空格
+	输出符号(正号或负号)
空格	输出值为正时冠以空格，为负时冠以负号
#	对c、s、d、u类无影响；对o类，在输出时加前缀o；对x类，在输出时加前缀0x；对e、g、f 类当结果有小数时才给出小数点。

输出最小宽度：用十进制整数来表示输出的最少位数。若实际位数多于定义的宽度，则按实际位数输出，若实际位数少于定义的宽度则补以空格或 0。
精度：以 . 开头，后跟十进制整数。本项的意义是：如果输出数字，则表示小数的位数；如果输出的是字符，则表示输出字符的个数；若实际位数大于所定义的精度数，则截去超过的部分。
长度：格式符分为h、l两种， h 表示按短整型量输出，l 表示按长整型量输出。

类型：即输出数据的变量类型设定

格式字符	意义
d	以十进制形式输出带符号整数(正数不输出符号)
o	以八进制形式输出无符号整数(不输出前缀0)
x,X	以十六进制形式输出无符号整数(不输出前缀Ox)
u	以十进制形式输出无符号整数
f	以小数形式输出单、双精度实数
e,E	以指数形式输出单、双精度实数
g,G	以%f或%e中较短的输出宽度输出单、双精度实数
c	输出单个字符
s	输出字符串

举例
- %d 表示按十进制整型输出；
- %ld 表示按十进制长整型输出；
- %c 表示按字符型输出等。

arguments 为参数列表（多个参数使用空格分隔，不用逗号；若 arguments 多于 format-string 时，format-string 将自动重用）。

参数来自于前序程序段，也就是需要格式化输出的变量。

printf 命令的转义序列

由于部分控制字符并不含在变量（参数）中，也无法使用格式控制符导入，比如变量之间的连接符等等，因此需要使用转义字符来完善格式化功能。最常见的就是增加换行符和制表符等，如 printf "Hello, Shell\n" 。

序列	说明
\a	警告字符，通常为 ASCII 的 BEL 字符
\b	后退
\c	抑制（不显示）输出结果中任何结尾的换行字符（只在 %b 格式指示符控制下的参数字符串中有效），而且，任何留在参数里的字符、任何接下来的参数以及任何留在格式字符串中的字符，都被忽略
\f	换页（formfeed）
\n	换行
\r	回车（Carriage return）
\t	水平制表符
\v	垂直制表符
\	一个字面上的反斜杠字符
\ddd	表示 1 到 3 位数八进制值的字符。仅在格式字符串中有效
\0ddd	表示 1 到 3 位的八进制值字符

使用示例

示例1（shell 示例）

 #!/bin/bash
 # author: david faraday
 # created: 2020/10/05 17:05:13

 # format-string为双引号
 printf "%d %s\n" 1 "abc"

 # 单引号与双引号效果一样 
 printf '%d %s\n' 1 "abc" 

 # 没有引号也可以输出
 printf %s abcdef

 # 格式只指定了一个参数，但多出的参数仍然会按照该格式输出，format-string 被重用
 printf %s abc def

 printf "%s\n" abc def

 printf "%s %s %s\n" a b c d e f g h i j

 # 如果没有 arguments，那么 %s 用NULL代替，%d 用 0 代替
 printf "%s and %d \n"

上述输出结果为：

 1 abc
 1 abc
 abcdefabcdefabc
 def
 a b c
 d e f
 g h i
 j  
 and 0

示例2：表格化输出

 #!/bin/bash
 # author: david faraday
 # created: 2020/10/05 17:15:25

 printf "%-10s %-8s %-4s\n" 姓名 性别 体重kg  
 printf "%-10s %-8s %-4.2f\n" 郭靖 男 66.1234 
 printf "%-10s %-8s %-4.2f\n" 杨过 男 48.6543 
 printf "%-10s %-8s %-4.2f\n" 郭芙 女 47.9876

%-10s 指一个宽度为 10 个字符（ - 表示左对齐，没有则表示右对齐），任何字符都会被显示在 10 个字符宽的字符内，如果不足则自动以空格填充，超过也会将内容全部显示出来。
%-4.2f 指格式化为小数，其中 .2 指保留 2 位小数。

执行脚本，输出结果如下所示：

 姓名     性别   体重kg
 郭靖     男      66.12
 杨过     男      48.65
 郭芙     女      47.99

示例（C 语言示例）

 #include <stdio.h>
 int main(void){
     int i=8;
     printf("The raw value: i=%d\n", i);
     printf("++i=%d \n++i=%d \n--i=%d \n--i=%d\n",++i,++i,--i,--i);
     return 0;
 }

运行结果：

 The raw value: i=8
 ++i=8
 ++i=7
 --i=6
 --i=7

附录

版本说明

1.0.0，2020/10/05 21:51:03，初始版本。

参考文献

w3cschool编程狮.Shell printf 命令[EB/OL].https://www.w3cschool.cn/linux/linux-shell-printf.html, 2020/09/29.
C语言中文网.shell printf命令：格式化输出语句[EB/OL].http://c.biancheng.net/cpp/view/1499.html, 2020/09/29.
C语言中文网.C语言格式输出函数printf()详解[EB/OL].http://c.biancheng.net/cpp/html/33.html, 2020/10/05.