玩转C语言：深入理解输入输出函数的奥秘

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所属专栏：C语言学习
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1. 单字符输出函数

在C语言中有一个函数putchar专门负责输出单个字符，其语法如下：

1. 头文件：#include<stdio.h>

2. 声明：int putchar(int char)

   • char – 这是要被写入的字符。该字符以其对应的 int 值进行传递。

3. 作用：把参数 char 指定的字符（一个无符号字符）写入到标准输出 stdout 中，也就是输出单个字符。

4. 返回值：该函数以无符号 char 强制转换为 int 的形式返回写入的字符，如果发生错误则返回 EOF。

以下是对putchar的具体使用示例：

#include<stdio.h>
int main()
{
	putchar('A');//输出字符A	
	putchar('1');//输出字符1
	putchar('\106');//输出转义字符F
	return 0;
}

输出结果：

2. 多字符输出函数

既然有单字符输出函数，那就自然有多字符输出函数——**puts，**其语法如下：

1. 头文件：#include<stdio.h>
2. 声明：int puts(const char *str)
   • str – 这是要被写入的 C 字符串。
3. 作用：把一个字符串写入到标准输出 stdout，直到空字符，但不包括空字符。换行符会被追加到输出中。
4. 返回值：如果成功，该函数返回一个非负值为字符串长度（包括末尾的 \0），如果发生错误则返回 EOF。

以下是对puts的具体使用示例：

int main()
{
	puts("hello world\n");
	puts("贝蒂来啦\n");
	return 0;
}

输出结果：

3. 格式化输出函数

3.1 语法

介绍完单字符与多字符输出函数，下面我们将介绍格式化输出函数——printf，其语法如下：

1. 头文件：#include<stdio.h>
2. 声明：int printf(const char *format, …)
   • format – 这是字符串，包含了要被写入到标准输出 stdout 的文本。它可以包含嵌入的 format 标签，format 标签可被随后的附加参数中指定的值替换，并按需求进行格式化。
3. 作用：将参数⽂本输出到屏幕
4. 返回值：如果成功，则返回写入的字符总数，否则返回一个负数。

3.2 占位符

printf() 可以在输出⽂本中指定占位符。所谓**“占位符”**，就是这个位置可以⽤其他值代⼊。下表是常见的占位符：

以下是对printf的具体使用示例：

int main()
{
	printf("%d\n", 5);//打印整型
	printf("%f\n", 5.1);//打印浮点型
	printf("%c\n", 'a');//打印字符
	printf("%s\n", "betty");//打印字符串
	printf("betty");//也可以这样打印字符串
	return 0;
}

输出结果：

• printf() 参数与占位符是⼀⼀对应关系，如果有 n 个占位符， printf() 的参数就应该有 n +1 个(双引号内部也算一个)。如果参数个数少于对应的占位符， printf() 可能会输出内存中的任意值。

3.3 限定格式

(1) 限定宽度

printf() 允许限定占位符的最⼩宽度。以下是具体的实例：

int main()
{
	printf("%4d\n", 123);
	printf("%-4d\n", 123);
	printf("%12f\n", 123.45);
	return 0;
}

• 上⾯⽰例中， %4d 表⽰这个占位符的宽度至少为4位。如果不满4位，对应的值的前⾯会添加空格。输出的值默认是右对⻬，即输出内容前⾯会有空格；如果希望改成左对⻬，在输出内容后⾯添加空格，可以在占位符的 % 的后⾯插⼊⼀个 - 号。
• 对于⼩数，这个限定符会限制所有数字的最⼩显⽰宽度。上⾯⽰例中， %12f 表⽰输出的浮点数最少要占据12位。由于⼩数的默认显⽰精度是⼩数点后6位，所以 123.45 输出结果的头部会添加2个空格。

(2) 总是显示正负号

默认情况下， printf() 不对正数显示 + 号，只对负数显示 - 号。如果想让正数也输出 + 号，可以在占位符的 % 后⾯加⼀个 + 。

int main()
{
	printf("%+d\n", 13);
	printf("%+d\n", -13);
	return 0;
}

(3) 限制小数位数

输出⼩数时，有时希望限定⼩数的位数。举例来说，希望⼩数点后⾯只保留两位，占位符可以写成 %.2f 。

#include <stdio.h>
int main()
{
	printf("Number is %.2f\n", 0.5);//输出0.50
	return 0;
}

• 这种写法也是可以与限定宽度结合使用的

(4) 限定字符串的输出

%s 占位符⽤来输出字符串，默认是全部输出。如果只想输出开头的部分，可以⽤ %.[m]s 指定输出的⻓度，其中 [m] 代表⼀个数字，表⽰所要输出的⻓度。

#include <stdio.h>
int main()
{
	printf("%.5s", "hello world");
	return 0;
}

输出结果:

(5) 限定值输入

最⼩宽度和⼩数位数这两个限定值，都可以⽤ ***** 代替，通过 printf() 的参数传⼊。

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("%*.*f\n", 6, 2, 0.5);
    return 0;
}// 等同于printf("%6.2f\n", 0.5);

3.4 printf的返回值

我们在前面介绍printf时候就已经了解过其返回值：如果成功，则返回写入的字符总数，否则返回一个负数。

下面就让我们通过下列两道题来加深理解：

(1) 题目一

int main()
{
	int a = 43;
	printf("%d\n", printf("%d", printf("%d", a)));//输出什么？？
	return 0;
}

1. 首先肯定会执行最里面的printf("%d",43)，在屏幕上打印出43。
2. 然后执行printf("%d", printf("%d", 43))，相当于打印第一步printf的返回值，‘4’，‘3’有两个字符，所以返回值是2。
3. 最后同理执行printf("%d", printf("%d", printf("%d", 43)))，即打印第二步的‘2’返回值，一个字符，返回值为1。
4. 所以屏幕上最后打印的就是4321。

(2) 题目二

int main()
{
    printf("%d\n",printf("%d\n",printf("hello!\n"))); //输出？？
    return 0;
}

1. 首先肯定会打印出hello！然后换行。
2. 然后打印printf("%d\n",printf(“hello!\n”))，即第一步的返回值，需要注意是‘\n’是一个字符，所以返回值是7，换行。
3. 最后打印printf("%d\n",printf("%d\n",printf(“hello!\n”)))，即第二步的返回值，格式化字符串的‘\n’也会算做一个字符，一共两个字符，所以最后打印出2。

4. 单字符输入函数

单字符输入函数——getchar，顾名思义就是读取一个字符，其用法如下：

1. 头文件：#include<stdio.h>
2. 声明：int getchar()
3. 作用：从标准输入 stdin 获取一个字符（一个无符号字符）
4. 返回值：该函数以无符号 char 强制转换为 int 的形式返回读取的字符，如果到达文件末尾或发生读错误，则返回 EOF。

下面的实例演示了 getchar() 函数的用法:

#include <stdio.h>

int main()
{
	char c;
	printf("请输入字符：");
	c = getchar();
	printf("输入的字符：");
	putchar(c);
	return 0 ;
}

输出结果：

5. 多字符输入函数

多字符输入函数——gets，顾名思义就是输入一个字符，其用法如下：

1. 头文件：#include<stdio.h>
2. 声明：char *gets(char *str)
   • str – 这是指向一个字符数组的指针，该数组存储了 C 字符串。
3. 作用：从标准输入 stdin 读取一行，并把它存储在 str 所指向的字符串中。
4. 返回值：如果成功，该函数返回 str。如果发生错误或者到达文件末尾时还未读取任何字符，则返回 NULL。

下面的实例演示了 gets() 函数的用法:

#include <stdio.h>
int main()
{
	char str[20] = { 0 };
	printf("请输入一个字符串：");
	gets(str);
	printf("您输入的字符串是：%s", str);
	return(0);
}

输出结果：

6. 格式化输入函数

6.1 语法

下列是格式化输入函数——scanf的用法：

1. 头文件：#include<stdio.h>
2. 声明：int scanf(const char *format, …)
   • format – 这是 C 字符串，包含了以下各项中的一个或多个：空格字符、非空格字符和 format 说明符。
3. 作用： 从标准输入 stdin 读取格式化输入
4. 返回值：如果成功，该函数返回成功匹配和赋值的个数。如果到达文件末尾或发生读错误，则返回 EOF。

下面的实例演示了 scanf() 函数的用法：

#include<stdio.h>
int main()
{
    int a, b, c;
    printf("请输入三个数字：");
    scanf("%d%d%d", &a, &b, &c);
    printf("输出结果是：%d,%d,%d\n", a, b, c);
    return 0;
}

• &a、&b、&c 中的 & 是地址运算符，分别获得这三个变量的内存地址。
• %d%d%d 是按十进值格式输入三个数值。输入时，在两个数据之间可以用一个或多个空格、tab 键、回车键分隔。

输出结果：

• 并且输入数据也要与格式化内数据保持一致。什么意思呢?我们以下面这段代码举例说明：

#include<stdio.h>
int main()
{
    int a, b;
    scanf("%d,d", &a, &b);
    //输入a,b?
    //输入a b?
    printf("输出结果是：%d,%d\n", a, b, );
    return 0;
}

• 上诉代码只能输入a,b，而不能输入a b因为要与格式化内容相匹配。

6.2 scanf与gets之间的区别

scanf在处理占位符时候，如果占位符不是%c，会忽略起始的空格（非起始的空格会停止），换行符，制表符。而gets可以将输入流的数据全部读取。比如说下面这段代码：

#include<stdio.h>
//如果输入hello betty
//分别输出什么
int main()
{
    char arr1[20];//存放字符串
    gets(arr1);
    char arr2[20];//存放字符串
    scanf("%s ", arr2);
    printf("arr1输出:%s\n",arr1);
    printf("arr2输出:%s\n", arr2);
    return 0;
}

• 第一次输入gets全部读取，第二次输入printf遇见空格就停止读取。

6.3 缓存区

scanf() 处理用户输⼊的原理是，用户的输⼊先放⼊一个区域，等到按下回⻋键后，按照占位符对缓存进⾏解读。而这个区域就是我们的缓存区。

注：标准输入⼀般指的就是键盘，标准输出⼀般指的就是屏幕

知道了缓冲区之后，让我们来分析一段代码：

int main()
{
	char password[20];
	printf("请输入你的密码:");
        scanf("%s", password);
	int ret = getchar();
	printf("请再次确认你的密码(Y/N):");
	if (ret == 'Y')
	{
		printf("密码正确\n");
	}
	else
	{
		printf("密码错误\n");
	}
	return 0;
}

输出结果：

为什么会出现这样的结果呢？这时就要运用缓冲区的知识，在我们输入abc回车(\n)时，缓冲区中的数据为abc\n，而scanf只会读取abc，\n会被一直留在缓冲区。所以在getchar再次读取时会自动读取\n，输出密码错误。

解决这个问题也很简单，我们只需要再加一个getchar提前把\n读取就行了。

int main()
{
	char password[20];
	printf("请输入你的密码:");
	scanf("%s", password);
	printf("请再次确认你的密码(Y/N):");
	getchar();//清空缓冲区
	int ret = getchar();
	if (ret == 'Y')
	{
		printf("密码正确\n");
	}
	else
	{
		printf("密码错误\n");

	}
	return 0;
}

6.4 scanf的返回值

如果成功，该函数返回成功匹配和赋值的个数。如果到达文件末尾或发生读错误，则返回 EOF。这一点常常用于多组数据输入，比如说多组数据求和，可以写成如下形式：

int main()
{
	int a, b;
	while (scanf("%d%d") == 2)
	{
		int sum = a + b;
		printf("%d", sum);
	}
	return 0;
}

• 在VS环境下可以按3次 ctrl+z 强制结束。