Shell printf 命令

《Shell printf 命令》

🎯 学习目标

• 理解 printf 的作用和与 echo 的区别
• 掌握各种格式说明符（format specifiers）及其用法
• 能够实现对齐、填充、精度控制等高级文本格式化
• 在实际脚本中应用 printf 构建结构化日志、表格、报告等
• 避免常见陷阱，写出健壮可靠的 Shell 输出语句

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⭐ 核心重点（知识点速览）

类别	内容	示例
基本语法	printf format [arguments...]	printf "Name: %s\n" "Tom"
字符串格式化	%s	printf "%s\n" "Hello"
整数格式化	%d, %i	printf "Age: %d\n" 25
浮点数格式化	%f, %.nf	printf "%.2f\n" 3.14159
字段宽度控制	%N$s, %Nd, %Nf	printf "%10s\n" "Right"
左右对齐	%-Ns（左）、默认右对齐	`printf "%-10s
填充字符	0 表示数字前补零	printf "%05d\n" 7 ➜ 00007
进制转换	%x, %X, %o	printf "%x\n" 255 ➜ ff
转义字符	\n, \t, \\ 等	printf "Line1\\nLine2\n"
颜色支持	结合 ANSI 编码	printf "\033[31mError\033[0m\n"

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📖 详细讲解

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一、为什么选择 printf？

虽然 echo 是最常用的输出命令，但它在格式控制方面非常有限。例如：

echo "User: Tom, Age: 25"

输出：

User: Tom, Age: 25

但如果你希望对齐多个用户的输出，或者控制小数点位数、补零、进制转换等，echo 就显得力不从心了。

而 printf 提供了类似 C 语言 printf() 函数的强大功能，是 Shell 脚本中进行格式化输出的最佳选择！

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二、基本语法格式

printf format-string [argument ...]

• format-string：格式字符串，包含普通字符和格式说明符（以 % 开头）
• [argument ...]：要插入到格式字符串中的变量或值

✅ 示例：

name="Alice"
age=28
printf "姓名：%s，年龄：%d\n" "$name" "$age"

输出：

姓名：Alice，年龄：28

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三、常用格式说明符（Format Specifiers）

占位符	含义	示例
%s	字符串	"Tom"
%d 或 %i	有符号十进制整数	25
%u	无符号整数（某些系统支持）	100
%f	浮点数	3.14159
%.nf	控制小数点后 n 位	%.2f → 3.14
%e / %E	科学计数法	3.14159e+00
%g / %G	自动选择 %f 或 %e	3.14159
%c	单个字符	'A'
%b	处理转义序列（如 \n）	"Line1\\nLine2"
%x / %X	十六进制（小写/大写）	ff / FF
%o	八进制	377

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四、格式修饰符（Modifier）

你可以在格式符前添加修饰符，进一步控制输出样式：

1️⃣ 宽度控制（Field Width）

printf "%10s\n" "Right"    # 右对齐，总宽10
printf "%-10s\n" "Left"    # 左对齐，总宽10

输出：

     Right
Left     

2️⃣ 填充字符（Padding）

默认填充空格，加 0 表示用 0 填充：

printf "%05d\n" 7

输出：

00007

3️⃣ 精度控制（Precision）

适用于浮点数和字符串：

printf "%.2f\n" 3.1415926   # 保留两位小数
printf "%.5s\n" "abcdefg"   # 只取前5个字符

输出：

3.14
abcde

4️⃣ 参数编号（Positional Arguments）

你可以通过 $ 显式指定参数位置，避免顺序错误：

printf "%2\$s is %1\$d years old.\n" 28 "Alice"

输出：

Alice is 28 years old.

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五、进制转换与数值处理

✅ 十进制转十六进制

printf "Hex: %x\n" 255

输出：

Hex: ff

✅ 十进制转八进制

printf "Octal: %o\n" 64

输出：

Octal: 100

✅ 十六进制转十进制

hex="FF"
printf "Decimal: %d\n" "0x$hex"

输出：

Decimal: 255

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六、结合 ANSI 颜色代码输出彩色内容

RED='\033[31m'
GREEN='\033[32m'
NC='\033[0m'

printf "${RED}ERROR:${NC} 文件未找到\n"
printf "${GREEN}SUCCESS:${NC} 数据已导入\n"

输出效果：
🔴 ERROR：文件未找到
🟢 SUCCESS：数据已导入

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七、实用案例讲解

🧪 案例 1：生成整齐的用户信息表

printf "| %-10s | %3s | %15s |\n" "Name" "Age" "Email"
printf "| %-10s | %3s | %15s |\n" "----------" "---" "---------------"
printf "| %-10s | %3d | %15s |\n" "Alice" 28 "alice@example.com"
printf "| %-10s | %3d | %15s |\n" "Bob" 30 "bob@example.com"

输出：

| Name       | Age |           Email |
| ---------- | --- | --------------- |
| Alice      |  28 | alice@example.com |
| Bob        |  30 | bob@example.com     |

💡 这种格式非常适合用于生成日志、报表、配置文件等。

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🧪 案例 2：显示进度条模拟器

for i in {1..100..10}; do
    printf "\rProgress: [%-10s] %d%%" $(printf '=%.0s' $(seq 1 $((i/10)))) "$i"
    sleep 0.2
done
printf "\n"

输出效果：

Progress: [==========] 100%

💡 使用 \r 实现覆盖当前行，适合做简单的进度提示。

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🧪 案例 3：格式化时间戳输出

timestamp=$(date +%s)
formatted=$(date -d "@$timestamp" "+%Y-%m-%d %T")
printf "当前时间：%s\n" "$formatted"

输出：

当前时间：2025-06-18 09:15:23

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⚠️ 注意事项 & 常见坑

问题	原因	解决方法
不换行	忘记加 \n	添加 \n
参数不匹配	格式符数量 ≠ 参数数	检查参数顺序和数量
数字变成乱码	使用 %s 打印数字	改为 %d 或 %f
补零失败	忘记加 0 修饰符	如 %05d
输出中文乱码	终端编码不一致	设置 export LANG=en_US.UTF-8
颜色未生效	忘记加 -e 或未重置	使用 echo -e 或 printf 自带支持

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🧠 总结 & 小贴士

技巧	说明
printf 更灵活	相比 echo，能精确控制格式
支持多种格式符	%s, %d, %f, %x, %o 等
对齐和补零	%10s, %-10s, %05d 等
支持 ANSI 颜色	可美化输出界面
支持参数编号	%2$s 等可提升脚本可读性
适合生成表格	对齐排版利器
建议封装函数	如 log_info(), log_error()

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📚 推荐练习题（可选）

1. 编写一个脚本，输出所有用户的用户名、UID 和家目录，按列对齐。
2. 使用 printf 生成一个 1~10 的乘法表。
3. 编写一个带颜色的日志函数 log_info, log_warn, log_error。
4. 输出磁盘使用情况表格（挂载点、总容量、已用、可用、使用率）。
5. 实现一个简单的进度条动画，使用 printf 和 sleep。

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🎯 下一章预告：《Shell read 命令与用户交互》

你已经掌握了如何输出格式化的内容，下一步我们将学习如何接收用户输入 —— 使用强大的 read 命令，让脚本更具互动性和灵活性！

需要我继续为你生成下一章内容吗？😊