A.6 怎么打印变量？

写实验时，我们经常需要把变量的值输出到终端。Rust 使用 println! 打印一行文字；末尾的 ! 表示它是宏调用，而不是普通函数调用。

打印变量

先运行下面的程序，观察每行输出：

源文件：printing-values.rs

fn main() {
    let name = "Rust";
    let count = 3;

    println!("Hello");
    println!("Hello, {name}");
    println!("{}: {}", name, count);
    println!("{name}: {count}");
    println!("{{{name}}}");
}

输出：

Hello
Hello, Rust
Rust: 3
Rust: 3
{Rust}

双引号里的内容是格式字符串。{} 是占位符，依次使用后面提供的参数；{name} 和 {count} 则直接使用同名变量。println! 在每次输出的末尾加上换行。

如果要输出大括号本身，写 {{ 和 }}。格式字符串里的占位符和参数不匹配时，编译器会报错。

打印已有变量不会移走它的所有权：格式化时使用的是对值的借用。打印之后，name 和 count 仍然可以使用。

打印数组和结构体

上面的 {} 适合输出数字、字符串等面向用户的内容。但数组和许多自定义类型不能直接用 {} 打印。需要查看它们的值时，可以使用 {:?}：

源文件：printing-debug.rs

#[derive(Debug)]
struct Point {
    x: i32,
    y: i32,
}

fn main() {
    let values = [1, 2, 3];
    let point = Point { x: 4, y: 5 };

    println!("{values:?}");
    println!("{point:#?}");
    println!("({}, {})", point.x, point.y);
}

输出：

[1, 2, 3]
Point {
    x: 4,
    y: 5,
}
(4, 5)

{values:?} 使用调试格式输出数组；{point:#?} 同样使用调试格式，但会分行缩进，便于查看结构。例子中的 #[derive(Debug)] 让编译器为 Point 生成调试格式所需的实现。最后一行访问两个字段，确认 point 在打印后仍可使用。

两种写法有不同要求：{} 要求类型实现 Display，{:?} 要求类型实现 Debug。它们是两种 Trait，可以暂时理解为类型提供的不同格式化能力。不是所有类型都实现了两者；如果编译器提示缺少 Debug，自定义类型可以在字段都支持 Debug 时使用 #[derive(Debug)]。

{:?} 中的 ? 是格式说明的一部分，不是写在表达式后面用于错误传播的 ? 运算符。

控制输出格式

占位符中的冒号后面还可以指定精度、宽度或进制：

源文件：printing-formats.rs

fn main() {
    let price = 12.3456;
    let count = 42;

    println!("{price:.2}");
    println!("|{count:>5}|");
    println!("|{count:05}|");
    println!("{count:b} {count:#x}");
}

输出：

12.35
|   42|
|00042|
101010 0x2a

{price:.2} 保留两位小数，并按格式化规则舍入。
{count:>5} 设置最小宽度为 5，右对齐；竖线用于显示两端的位置。
{count:05} 设置最小宽度为 5，用 0 补足。
{count:b} 以二进制输出；{count:#x} 以十六进制输出，并带 0x 前缀。

宽度是最小宽度，不会截断较长的输出。格式要求必须与类型支持的格式化方式匹配；例如数组不能用 {} 时，先检查它是否支持 {:?}。

格式参数速查

一个占位符的形式是 {参数:格式}。参数和格式都可以省略；格式部分存在时，冒号不能省略。下表中的 format! 使用与 println! 相同的格式语法，但返回字符串，不输出换行。示例中的 · 表示一个空格，并不是实际输出的字符。

选择参数

写法	作用	示例	结果
`{}`	按顺序选择位置参数	`format!("{} {}", "a", "b")`	`a b`
`{0}`、`{1}`	按从 0 开始的位置选择参数，可以重复使用	`format!("{1} {0} {1}", "a", "b")`	`b a b`
`{name}`	使用同名变量或显式命名的参数	`format!("{name} {n}", n = 3)`，其中 `name` 为 `"Rust"`	`Rust 3`
`{{`、`}}`	输出大括号本身	`format!("{{{}}}", 42)`	`{42}`

位置参数必须写在命名参数之前，所有显式提供的参数都必须被使用。显式位置不会推进 {} 的自动计数：format!("{0} {}", "a", "b") 中的两个占位符都选择第 0 个参数，而第 1 个参数未被使用，因此会报错。改成只有 "a" 一个参数即可得到 a a。

格式字符串必须是字符串字面量，不能直接用运行时的字符串变量代替。编译器据此检查占位符、参数和类型是否匹配。

选择输出方式

格式	作用	示例	结果
`{}`	`Display`，用于面向用户的显示	`format!("{}", 42)`	`42`
`{:?}`	`Debug`，用于查看值	`format!("{:?}", [1, 2])`	`[1, 2]`
`{:#?}`	`Debug` 的多行缩进格式	`format!("{:#?}", [1, 2])`	分行输出数组
`{:x?}`、`{:X?}`	`Debug` 输出中的整数使用小写、大写十六进制	`format!("{:x?}", [15, 26])`	`[f, 1a]`
`{:b}`	二进制	`format!("{:b}", 42)`	`101010`
`{:o}`	八进制	`format!("{:o}", 42)`	`52`
`{:x}`、`{:X}`	小写、大写十六进制	`format!("{:x} {:X}", 255, 255)`	`ff FF`
`{:e}`、`{:E}`	科学计数法，分别使用小写、大写 `e`	`format!("{:e}", 12.5)`	`1.25e1`
`{:p}`	`Pointer` 格式，常用于查看引用或指针的地址	`format!("{:p}", &value)`	地址因运行环境而异

每种输出方式要求对应的 Trait 实现。例如，{:b} 要求类型实现 Binary，不能因为占位符语法正确，就认为任意类型都能以二进制输出。

宽度、对齐与精度

写法	作用	示例	结果
`{:5}`	最小宽度为 5	`format!("{:5}", 42)`	`···42`
`{:<5}`	左对齐	`format!("{:<5}", "x")`	`x····`
`{:>5}`	右对齐	`format!("{:>5}", "x")`	`····x`
`{:^5}`	居中对齐	`format!("{:^5}", "x")`	`··x··`
`{:*<5}`	用 `*` 填充并左对齐	`format!("{:*<5}", "x")`	`x****`
`{:+}`	为正数也显示 `+`	`format!("{:+}", 42)`	`+42`
`{:05}`	宽度为 5，用 `0` 补齐	`format!("{:05}", -42)`	`-0042`
`{:#x}`、`{:#o}`、`{:#b}`	在进制表示前加上对应前缀	`format!("{:#x}", 42)`	`0x2a`
`{:.2}`	浮点数保留两位小数	`format!("{:.2}", 1.234)`	`1.23`
`{:.3}`	字符串最多输出 3 个字符	`format!("{:.3}", "Rust")`	`Rus`

这些格式选项可以组合，例如 format!("{:#06x}", 42) 得到 0x002a。对数值使用 0 补齐时，零放在符号和进制前缀之后；符号和前缀也计入宽度。

标准数值格式默认右对齐，字符串默认左对齐，默认填充字符是空格。精度对整数格式会被忽略，不能用来指定整数的最小位数；需要补零时使用宽度和 0。不同类型的格式化实现不一定支持所有选项，尤其是 Debug 不保证支持对齐。

动态宽度与精度

宽度和精度也可以从参数或同名变量读取。下表中 width 和 precision 的类型都是 usize，值分别为 5 和 2。

写法	作用	示例	结果
`{:>width$}`	用命名参数或同名变量指定宽度	`format!("{:>width$}", "x")`	`····x`
`{:>1$}`	用第 1 个位置参数指定宽度	`format!("{:>1$}", "x", 5)`	`····x`
`{:.precision$}`	用命名参数或同名变量指定精度	`format!("{:.precision$}", 1.234)`	`1.23`
`{:.*}`	从下一个位置参数读取精度，再读取要格式化的值	`format!("{:.*}", 2, 1.234)`	`1.23`

$ 引用宽度或精度参数时，不推进 {} 的自动位置计数；.* 则会消耗一个位置参数作为精度。需要同时指定宽度和精度时，也可以组合，例如 {value:>width$.precision$}。

表中示例及其他边界可以在以下实验中核对。assert_eq! 检查两边是否相等；运行成功且没有输出，表示这些检查通过。

源文件：printing-arguments.rs

fn main() {
    let name = "Rust";
    let width: usize = 5;
    let precision: usize = 2;

    assert_eq!(format!("{} {}", "a", "b"), "a b");
    assert_eq!(format!("{1} {0} {1}", "a", "b"), "b a b");
    assert_eq!(format!("{name} {n}", n = 3), "Rust 3");
    assert_eq!(format!("{0} {}", "a"), "a a");
    assert_eq!(format!("{:>width$}", "x"), "    x");
    assert_eq!(format!("{:>1$}", "x", 5), "    x");
    assert_eq!(format!("{:.precision$}", 1.234), "1.23");
    assert_eq!(format!("{:.*}", 2, 1.234), "1.23");
}

源文件：printing-options.rs

fn main() {
    assert_eq!(format!("{:<5}", "x"), "x    ");
    assert_eq!(format!("{:>5}", "x"), "    x");
    assert_eq!(format!("{:^5}", "x"), "  x  ");
    assert_eq!(format!("{:*<5}", "x"), "x****");
    assert_eq!(format!("{:+}", 42), "+42");
    assert_eq!(format!("{:05}", -42), "-0042");
    assert_eq!(format!("{:#06x}", 42), "0x002a");
    assert_eq!(format!("{:.2}", 1.234), "1.23");
    assert_eq!(format!("{:.3}", "Rust"), "Rus");
    assert_eq!(format!("{:.3}", 42), "42");
    assert_eq!(format!("{{{}}}", 42), "{42}");
}

源文件：printing-types.rs

fn main() {
    let number = 42;
    assert_eq!(format!("{}", number), "42");
    assert_eq!(format!("{:?}", [1, 2]), "[1, 2]");
    assert_eq!(format!("{:x?}", [15, 26]), "[f, 1a]");
    assert_eq!(format!("{:X?}", [15, 26]), "[F, 1A]");
    assert_eq!(format!("{:b}", number), "101010");
    assert_eq!(format!("{:o}", number), "52");
    assert_eq!(format!("{:x} {:X}", 255, 255), "ff FF");
    assert_eq!(format!("{:e} {:E}", 12.5, 12.5), "1.25e1 1.25E1");
    assert!(format!("{:p}", &number).starts_with("0x"));
}

更完整的语法与各 Trait 的说明可查阅 Rust 标准库格式化文档。

判断一条打印语句时，先看占位符，再看值的类型：{} 用于 Display，{:?} 用于 Debug；冒号后的其他选项控制具体格式。