标准输入输出
#C 2024-08-31

标准输入输出.png

敲击键盘输入的数据会缓存到 stdin 缓冲区中，scanf函数就从缓冲区中取出数据。printf函数会把要显示的数据放到 stdout 缓冲区中，由显示器从中取出并显示。缓冲区中的数据都是一次性的，读取之后就会消失，你完全可以理解为管道。

由于不同系统，不的硬件底层实现输入输出的具体方法可能不一样，C语言要求系统为每个程序提供两个指针,这两个指针分别指向两个结构体，这两个结构体分别表示了键盘和屏幕在内存中的抽象表示（缓冲区的地址值被记录在这个结构体中）,并将指向这两个结构体的指针命名为stdin和 stdout.这两个指针就是所谓的标准输入和标准输出。

标准输出

格式：printf(格式串,表达式1,表达式2,…)

原理：打印格式串的内容，并用后面的表达式替换格式串中的转换说明

printf.png

格式串里面包含两个内容：普通字符和转换说明。

普通字符原样输出即可，因为内容已经写死。所以这里最值得讲的就是转换说明，也是很多人没有弄明白的地方。

转换说明的作用就是起到占位符的作用，它的格式：%[符号][宽度][.精度]类型

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%m.pX		//右对齐，当显示字符不足 m 时，左补空格
%-m.pX		// 左对齐，当显示字符不足 m 时，右补空格
%0m.pX		// 右对齐，当显示字符不足 m 时，左补0

m 用来控制最小字段宽度。如果输出字段大于等于指定宽度就正常输出，否则 - 右补空格 或 0 左边 0 来满足欠缺的长度；如果你没有指定符号的话，就会左补空格。

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	int age = 1000;

	printf("age = %d | ", age);
	printf("age = %3d | ", age);
	printf("age = %5d | ", age);
	printf("age = %-5d | ", age);
	printf("age = %07d | ", age);

// 输出

age = 1000 | age = 1000 | age =  1000 | age = 1000  | age = 0001000 |

p 用来控制精度。如果指定的精度大于要输出的精度就会补0，否则显示指定长度的精度。

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	double dnum = 192.167;

	printf("dnum = %.1f | ", dnum);
	printf("dnum = %.2lf | ", dnum);
	printf("dnum = %.3lf | ", dnum);
	printf("dnum = %.5lf | ", dnum);

// 输出
dnum = 192.2 | dnum = 192.17 | dnum = 192.167 | dnum = 192.16700 |

X代表发生的类型转换。

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（1）%d:用于显示十进制有符号数，char,short,int,long long

（2）%u:用于显示十进制无符号数，unsinged short,unsigned int,unsigned long long

（3）%x: 用于显示十六进制整数，所有有符号及无符号整型

（4）%f:用于显示十进制浮点数，float,double

（5）%c:显示字符

（6）%s:显示字符串

标准输入

格式：scanf(格式串,表达式1,表达式2,…)

原理：本质是模式匹配

从左到右，根据格式串匹配 stdin 中的字符。如果匹配成功，继续匹配下一项；如果匹配失败，立即返回。最后，返回匹配成功的转换说明的个数。

我们的格式串包含三块内容：普通字符，空白字符，转换说明。

（一）普通字符需要精确匹配，如果匹配失败就会立即退出

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int num;

// 普通字符需要精确匹配，如果匹配失败就会立即退出
scanf("/%d/", &num);
printf("num = %d", num);

如果你在输入字符的时候没有正常输入前面的 / 或 后面的 / ，那么就会匹配失败，并且立即退出。如果你没有成功匹配前面的 / ，那么立即匹配失败并退出，导致 num 为随机值，因为你不会有输入 num 值的机会。如果你没有匹配后面的 /，那么立即匹配失败并退出，但是 num 会正常输出，因为在此之前你已经成功输入 num 值并匹配到占位符中，只是后面的 / 没有匹配成功。如果 / 后面还有其他字符，也不会得到输出的，因为后面的 / 匹配失败导致后续的格式串也得不到匹配了，即没有被加入到 stdin 缓冲区中。

（二）在寻找数的起始位置时，会忽略任意零个或多个空白字符（如空格、制表符、换行符）

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	int num1;
	int num2;

//任意多个（包括0个）空白字符（如空格、制表符、换行符）
	scanf("%d%d", &num1, &num2);
	printf("num1 = %d , num2 = %d", num1, num2);

scanf输出.png

你可以看到数字 10 前面的空白字符会被忽略，数字 20 前面的空白字符会被忽略。因为 scanf 函数在寻找每个数的起始位置时会跳过空白字符，所以它可以成功读取这些数。

下面强调几个使用 scanf 容易忽视的地方：

  • 在 scanf 的格式字符串中，任何空白字符（空格、制表符、换行符）都会使得 scanf 忽略输入中的空白字符，直到遇到下一个非空白字符。
  • scanf 有返回值，返回匹配成功的个数。不要将 scanf 放到 while 循环中使用。
  • 使用 %c 时需要注意，scanf 不会跳过空白字符，可能会读取到空格或换行符。因此要在 占位符前面加上一个空格，比方说 ‘ %c’。
  • 使用 %s 读取字符串时，scanf 会跳过前导空白字符，并在遇到第一个空白字符时停止读取。

getchar 和 putchar

前面我们将 scanf 获取单个字符存在问题，你必须占位符前面添加一个空格才可以，但是这很容易让人忘记。getchar 函数用于从标准输入读取一个字符。

getchar 从标准输入（通常是键盘）读取一个字符。如果输入的字符是 EOF 或在按下回车键之前没有输入字符，它将返回 EOF。

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int getchar(void);

而 putchar 就用于输出一个字符了。

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int putchar(int char);

参考阅读：C语言的标准输入输出