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Linux C编程实战之路

基本IO函数操作

[日期:2014-05-05] 来源:Linux社区  作者:vincent [字体: ]

在学习C语言的时候,基本的输入输出是非常重要的,因为我们时常要接收用户的输入,而且时常要将结果输出到屏幕,因此非常有必要注重地学习一下。

最常用的两个基本IO函数莫过于 printf()  和 scanf() 了,下面首先来详细地介绍一下它们。来看第一个示例代码:

//example1.c
#include <stdio.h>

int main(void)
{
        char a1 = 'A';
        int a2 = 100;
        float a3 = 3.14;
        printf("a1=%c, a2=%d, a3=%f\n", a1, a2, a3);

        short int a4 = 10;
        long int a5 = 20;
        long long int a6 = 30;
        printf("a4=%hd, a5=%ld, a6=%lld\n", a4, a5, a6);
}

在上面的代码中,第8行和第13行就是将各种不同的数据类型打印出来,这里,%c %d %f %hd %ld %lld 这些称之为 格式控制符,其实,printf 和 scanf 函数之所以称为格式化IO函数,就是因为它们可以根据不同的格式控制符来处理各种类型的数据。

简单地讲,%d 用来表示 十进制 有符号 整型。%c 表示 字符。%f 表示浮点型数据。具体的所有的格式控制符的详细解释,请看下面的代码:

//example2.c
#include <stdio.h>

int main(void)
{
        char a1 = 'A';
        printf("%c", a1); // c就是character字符的意思

        short a2 = 10;
        printf("%hd", a2); // h就是half一半的意思,表示a2是“半个”整型

        int a3 = 100;
        printf("%d", a3); // d就是decimal十进制的意思

        long a4 = 100;
        printf("%ld", a4); // l就是long的意思,表示a4是一个长整型

        long long a5 = 100;
        printf("%lld", a5); // ll就是long long的意思,表示a4是一个长长整型


        float f1 = 1.0;
        printf("%f", f1); // f就是float的意思,表示f1是一个单精度浮点型       

        double f2 = 1.0;
        printf("%lf", f2);

        long double f3 = 1.0;
        printf("%Lf", f3); // 注意下,长双精度不是 %llf ,而是 %Lf

        return 0;
}

下面来看看 scanf() ,这个函数是用来接收用户输入的,比 printf() 要考虑的更多一点,但是他们的格式控制符是一致的,也就是说,对于example2.c 里面看到的所有在 printf() 函数中使用的 格式控制符,在 scanf() 函数中完全适用,具体而言,scanf() 函数的用法如下:

/example3.c
#include <stdio.h>

int main(void)
{
        char a1;
        scanf("%c", &a1); // 将用户输入的一个字符,放置在a1里
        scanf("%hhd", &a1); // 将用户输入的一个数值,放置在a1里

        short a2;
        scanf("%hd", &a2); // 将用户输入的一个短整型,放置在a2里

        int a3;
        scanf("%d", &a3); // 将用户输入的一个整型,放置在a3里

        long a4;
        scanf("%ld", &a4); // 将用户输入的一个长整型,放置在a4里

        long long a5;
        scanf("%lld", &a5);  // 将用户输入的一个长整型,放置在a5里


        float f1;
        scanf("%f", &f1);  // 将用户输入的一个单精度浮点数,放置在f1里

        double f2;
        scanf("%lf", f2);  // 将用户输入的一个双精度浮点数,放置在f2里

        long double f3;
        scanf("%Lf", f3);  // 将用户输入的一个长双精度浮点数,放置在f3里

        return 0;
}

值得注意的是第 6、7行。我在《LINUX-C成长之路(二)》中讲过,char 型其实就是整型,特点是单字节整型,因此 a1 其实就是用来存储一个整数的,这时,当用户从键盘按下“9” 这个按键的时候,你的程序究竟是要存储一个字符 '9' 呢? 还是要存储一个数字 9 呢? 注意字符 '9' 跟数字 9 是不同的,如果是字符 '9' 的话,我们内存中存储的实际上市它所对应的ASCII码值,也就是57, 如果是数字 9 ,那就是在内存中直接存储 9 。

所以,第6行是将用户的输入当成是字符,此时a1将会存储用户输入的字符的ASCII码值。 第7行是将用户的输入当成数字,而且要将这个数字放置在单字节变量 a1 里面,因此第 7 行的格式控制符是 %hhd  ,前面的 hh 表示 half  half ,也就是一半的一半的整型,也就是单字节整型。

下面,研究一下一个很重要的问题:对于 scanf() 而言,假如你要用户输入一个整数,或者输入一个浮点数,但是用户很调皮,偏不输入一个规规矩矩的你想要的数据,你的程序会如何呢? 是立即就罢工甚至爆炸呢? 还是有足够的智能来处理这些小顽皮的捣蛋呢?请看下面的例子:

//example4.c
#include <stdio.h>

int main(void)
{
        printf("请输入一个0-127之间的整数\n");

        char c;
        scanf("%hhd", &c);

        printf("这个数对应的字符是: %c\n", c);
        return 0;
}

在example4.c 中,如果用户规规矩矩地输入你所要求的 0-127之间的 ASCII码值,程序当然可以顺利运行,打印出其对应的字符,但问题是假如用户输入诸如:

abcd 或者 80.5 或者 80abcd 或者 abcd80  , 但example4.c 遇到这样的输入的时候,它是无能为力的。因为它没有任何的输入确认的判断。

首先我们要知道一个事情,就是scanf() 这个函数的返回值,事实上,scanf() 这个函数的返回值代表了其正确地得到了用户输入的数据的个数,举个例子就明白了,就如有这个一段代码:

int a, b, c;
int n;
n = scanf("%d%d%d", &a, &b, &c);

那么用户的输入分别是:

1,依次输入 100  200  300
 
2,依次输入 100  abc  300
 
3,依次输入 abc  200  300
 
n 的结果,则分别是 3, 1, 0.  当用户是第一种情况的时候,100,200和300都正确地被赋值到了a,b和c3个变量中。因此scanf正确得到了 3 个值,所以返回3. 第二种情况,scanf 只能正确地得到 100 这个数据并将其赋值给 a,但是后面的 abc 不是一个整数,因此被 scanf 拒绝,且 scanf 此时立即返回 1,代表正确得到了1 个值。在第三种情况下,用户一来就输入了 abc,scanf() 函数发现状况不妙,后面的 200,300 都不被理睬,返回了一个 0 ,代表啥也没得到,啥也没赋值。
 
关键是:那些没有被正确匹配并且赋值的输入,到哪儿去了? 比如第二种情况下的 abc 和 300, 第三种情况下的 200 和300,它们会自动消失吗? 答案是否定的。事实上,这些用户输入的数据并非直接了当地传递给了程序中的变量,而是先由标准IO库函数“暂管”起来,将它们放在一个缓冲区中,然后,scanf() 函数从这个缓冲区中逐个地拿取数据,当数据的类型匹配时,就继续拿取,当数据的类型不匹配时,则立即停止拿取数据,并返回已经拿取的数据个数。
 
因此上面的第一种情况是:将100,200和300都拿取过来,分别赋值给a,b和c,然后返回一个3,代表 scanf() 从缓冲区中正确拿取了3个数据。
 
第二种情况是:将 100 拿取过来,赋值给a,然后碰到 abc 不符合要求,因此立即停止拿取数据,并返回 1, 代表拿了一个数据。注意,此时 abc 和 300 并未消失,而是残留在缓冲区中。
 
第三种情况是:一开始就遇到 abc,不符合格式要求,因此 sacnf() 立即返回一个 0 ,代表啥也没拿到。同理,此时用户输入的 abc,200 和 300 并未消失,也残留在缓冲区中。
 
知道了这个道理,我们在要求用户再次输入数据的时候,就要注意了,因为上次格式不匹配的数据会残留在缓冲区中,请看下面的错误的代码:

//example5.c

int main(void)
{
        printf("请输入一个整数\n");

        int n, ret;

        while(1)
        {
                ret = scanf("%d", &n);

                if(ret != 1)
                        printf("格式不对,请再输一遍!\n");
                else
                        break;
        }

        printf("你输入的数是: %d \n", n);
}

这个代码,原意是想让用户输入一个整数,然后将其输出,如果输入的不是整数,就要求用户再输入一遍。可惜这是一段错误的代码,因为假如用户输入了一个 字母 a,这个 字母将会残留在缓冲区中,影响用户的下一次输入,也就是说,不管用户再次输入什么,scanf() 函数永远会先读到那个 a,因此就变成死循环了。正确的代码如下:

//example5.c

int main(void)
{
        printf("请输入一个整数\n");

        int n, ret;

        while(1)
        {
                ret = scanf("%d", &n);

                if(ret != 1)
                {
                        while(getchar() != '\n'); // 用 getchar() 清空非法字符
                        printf("格式不对,请再输一遍!\n");
                }
                else
                        break;
        }

        printf("你输入的数是: %d \n", n);
}

其中,我们增加了第 15 行,这是一个空循环,循环条件是 getchar() != '\n' ,这句话的意思是,用getchar() 这个函数去缓冲区拿取数据,每次拿去一个字符,只要不是回车符 '\n' ,就继续循环,直到拿到回车符为止。 为什么是回车符呢? 因为用户再输入的时候,最后一定是按了一下回车键来结束输入的(本质原因是标准输入流是行缓冲类型的),因此在缓冲区中的数据一定是以 回车符 '\n' 作为结尾的,当我们用 getchar() 获取到回车符时,就表示缓冲区就被我们清空了! 

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