标准输入函数

在stdio.h中scanf声明如下：

/* Read formatted input from stdin.This function is a possible cancellation point and therefore notmarked with __THROW. */
extern int scanf (const char *__restrict __format, ...) __wur;

使用Mac或Linux的同学，在终端上输入man scanf回车即可学习scanf函数的用法。我们可以看到注释上说明，scanf从标准输入stdin输入读取数据，在glibc中stdin的定义如下：

/*stdio.c*/
FILE *stdin = (FILE *) &_IO_2_1_stdin_;
/*libio.h*/
extern struct _IO_FILE_plus _IO_2_1_stdin_;
/*libioP.h*/
struct _IO_FILE_plus
{FILE file;const struct _IO_jump_t *vtable;
};

从以上代码我们可以知道，最终stdin是一个FILE文件流指针，我能继续追踪FILE类型为何物。

/** stdio state variables.** The following always hold:** if (_flags&(__SLBF|__SWR)) == (__SLBF|__SWR),* _lbfsize is -_bf._size, else _lbfsize is 0* if _flags&__SRD, _w is 0* if _flags&__SWR, _r is 0** This ensures that the getc and putc macros (or inline functions) never* try to write or read from a file that is in `read' or `write' mode.* (Moreover, they can, and do, automatically switch from read mode to* write mode, and back, on "r+" and "w+" files.)** _lbfsize is used only to make the inline line-buffered output stream* code as compact as possible.** _ub, _up, and _ur are used when ungetc() pushes back more characters* than fit in the current _bf, or when ungetc() pushes back a character* that does not match the previous one in _bf. When this happens,* _ub._base becomes non-nil (i.e., a stream has ungetc() data iff* _ub._base!=NULL) and _up and _ur save the current values of _p and _r.** NB: see WARNING above before changing the layout of this structure!*/
typedef  struct __sFILE {unsigned char *_p; /* current position in (some) buffer */int  _r; /* read space left for getc() */int  _w; /* write space left for putc() */short  _flags; /* flags, below; this FILE is free if 0 */short  _file; /* fileno, if Unix descriptor, else -1 */struct  __sbuf _bf;  /* the buffer (at least 1 byte, if !NULL) */int  _lbfsize; /* 0 or -_bf._size, for inline putc *//* operations */void  *_cookie; /* cookie passed to io functions */int  (* _Nullable _close)(void *);int  (* _Nullable _read) (void *, char *, int);fpos_t  (* _Nullable _seek) (void *, fpos_t, int);int  (* _Nullable _write)(void *, const char *, int);/* separate buffer for long sequences of ungetc() */struct  __sbuf _ub;  /* ungetc buffer */struct __sFILEX *_extra; /* additions to FILE to not break ABI */int  _ur; /* saved _r when _r is counting ungetc data *//* tricks to meet minimum requirements even when malloc() fails */unsigned char _ubuf[3]; /* guarantee an ungetc() buffer */unsigned char _nbuf[1]; /* guarantee a getc() buffer *//* separate buffer for fgetln() when line crosses buffer boundary */struct  __sbuf _lb;  /* buffer for fgetln() *//* Unix stdio files get aligned to block boundaries on fseek() */int  _blksize; /* stat.st_blksize (may be != _bf._size) */fpos_t  _offset; /* current lseek offset (see WARNING) */
} FILE;

看到这个结构体内部一大堆成员变量不要慌，我们重点关注里面的close、read、seek和write函数指针。我们在调用scanf函数时正是通过这几个函数指针间接调用系统函数close、read、seek和write实现标准输入关闭、读取、偏移和写功能。

int  (* _Nullable _close)(void *);
int  (* _Nullable _read) (void *, char *, int);
fpos_t  (* _Nullable _seek) (void *, fpos_t, int);
int  (* _Nullable _write)(void *, const char *, int);

从函数声明我们知道scanf返回一个int型返回值，在调用时scanf，返回正整数表示从标准输入读取到的有效数据数量，返回0表示没有输入或者输入不正确，返回负数表示发生了从标准输入读取数据发生了错误。下面我们使用scanf从标准输入读取数据的代码。

int num = 0;
float f_num = 0;int count = scanf("%d", &num);
scanf("%f", &f_num);scanf_s("%d", &num);

在scanf中输入数据并将数据保存在变量num和f_num中，调用scanf输入数据必须要用%，%d表示输入一个整数，%f表示输入一个单精度浮点数，count保存scanf输入数据的有效数。

在C语言里函数传参方式有2种，一种是传值另外一种是传指针。通过传值方式形参拷贝实参，得到一个实参副本对实参副本进行修改不会影响实参，而传指针方式，将会得到实参的地址，通过指针解引用可以间接修改实参的值。那么回到scanf函数那里，我们通过对变量进行取址，scanf函数内部有一个指针，将变量地址值赋给内部指针，再将标准输入的值赋值给实参，实参变量因此获得标准输入的值。

标准输出函数

在stdio.h中printf函数声明如下：

/* Write formatted output to stdout.This function is a possible cancellation point and therefore notmarked with __THROW. */
extern int printf (const char *__restrict __format, ...);

看到这里是不是很熟悉？printf函数的返回值也是int型，调用printf函数将会返回输出字符个数，出错则返回一个负数。同样在Linux/Mac平台的终端上输入man printf函数可以查看函数的详细使用方法（任何C标准函数都可以在Linux/Mac平台上输入man+函数名的方式查看函数使用方法）。下面是我们使用printf函数在标准输出中输出数据的代码。

int output_count = printf("num = %d\n", num);
printf("output_count = %d\n", output_count);output_count = printf("f_num = %f\n", f_num);
printf("output_count = %d\n", output_count);

在代码片段里我们看到一个\n字符，在C语言里这是一个换行符。看到这里是不是又有疑问了，为什么printf函数输出变量值时不需要对变量取地址？这就回到前面我们说过的问题了，在C语言里传值，形参是实参的副本，形参修改了不会影响到实参。而printf函数只是在标准输出中输出信息，不会修改实参的值，因此使用传值方式。

那么标准输出是什么呢？从print函数声明代码注释上看，标准输出正是stdou，我们继续在glibc中继续追踪stdout到底是什么？在stdout.c中我们看到stdout和stderr定义如下：

FILE *stdout = (FILE *) &_IO_2_1_stdout_;
FILE *stderr = (FILE *) &_IO_2_1_stderr_;

我们发现stdout、stderr和stdin的定义一模一样都是一个FILE类型指针，那么使用方式就和stdin一样了，区别则在于stdin和文件描述符0绑定，stdout和文件描述符1绑定，stderr和文件描述符2绑定。

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