【C语言学习】输入输出

输入输出（Input and Output, IO）是用户和程序“交流”的过程。在控制台程序中，输出一般是指将数据（包括数字、字符等）显示在屏幕上，输入一般是指获取用户在键盘上输入的数据。

数据输出大汇总以及轻量进阶

格式控制符汇总：

格式控制符	说明
%c	输出一个单一的字符
%hd、%d、%ld	以十进制、有符号的形式输出 short、int、long 类型的整数
%hu、%u、%lu	以十进制、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数
%ho、%o、%lo	以八进制、不带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数
%#ho、%#o、%#lo	以八进制、带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数
%hx、%x、%lx %hX、%X、%lX	以十六进制、不带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数。如果 x 小写，那么输出的十六进制数字也小写；如果 X 大写，那么输出的十六进制数字也大写。
%#hx、%#x、%#lx %#hX、%#X、%#lX	以十六进制、带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数。如果 x 小写，那么输出的十六进制数字和前缀都小写；如果 X 大写，那么输出的十六进制数字和前缀都大写。
%f、%lf	以十进制的形式输出 float、double 类型的小数
%e、%le %E、%lE	以指数的形式输出 float、double 类型的小数。如果 e 小写，那么输出结果中的 e 也小写；如果 E 大写，那么输出结果中的 E 也大写。
%g、%lg %G、%lG	以十进制和指数中较短的形式输出 float、double 类型的小数，并且小数部分的最后不会添加多余的 0。如果 g 小写，那么当以指数形式输出时 e 也小写；如果 G 大写，那么当以指数形式输出时 E 也大写。
%s	输出一个字符串

printf() 的高级用法

矩阵输出：

#include <stdio.h>int main() {int a1 = 20, a2 = 345, a3 = 700, a4 = 22;int b1 = 56720, b2 = 9999, b3 = 20098, b4 = 2;int c1 = 233, c2 = 205, c3 = 1, c4 = 6666;int d1 = 34, d2 = 0, d3 = 23, d4 = 23006783;printf("%d        %d       %d       %d\n", a1, a2, a3, a4);printf("%d     %d      %d     %d\n", b1, b2, b3, b4);printf("%d       %d       %d         %d\n", c1, c2, c3, c4);printf("%d        %d         %d        %d\n", d1, d2, d3, d4);return 0;
}
/*
20        345       700       22
56720     9999      20098     2
233       205       1         6666
34        0         23        23006783
*/

上述这种方法会非常费力，需要严格控制空格数量。

printf() 可以更好的控制输出格式：

#include <stdio.h>int main() {int a1 = 20, a2 = 345, a3 = 700, a4 = 22;int b1 = 56720, b2 = 9999, b3 = 20098, b4 = 2;int c1 = 233, c2 = 205, c3 = 1, c4 = 6666;int d1 = 34, d2 = 0, d3 = 23, d4 = 23006783;printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", a1, a2, a3, a4);printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", b1, b2, b3, b4);printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", c1, c2, c3, c4);printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", d1, d2, d3, d4);return 0;
}
//输出结果不变

%-9d中，d表示以十进制输出，9表示最少占9个字符的宽度，宽度不足以空格补齐，-表示左对齐。综合起来，%-9d表示以十进制输出，左对齐，宽度最小为9个字符。而在不指示对其方式的仅仅%9d默认是右对齐的。

printf() 格式控制符的完整形式如下：

%[flag][width][.precision]type

[ ] 表示此处的内容可有可无，是可以省略的。

type 表示输出类型，比如 %d、%f、%c、%lf，type 就分别对应 d、f、c、lf；再如，%-9d中 type 对应 d。
type 这一项必须有，这意味着输出时必须要知道是什么类型。
width 表示最小输出宽度，也就是至少占用几个字符的位置；例如，%-9d中 width 对应 9，表示输出结果最少占用 9 个字符的宽度。
当输出结果的宽度不足 width 时，以空格补齐（如果没有指定对齐方式，默认会在左边补齐空格）；当输出结果的宽度超过 width 时，width 不再起作用，按照数据本身的宽度来输出。

#include <stdio.h>
int main(){int n = 234;float f = 9.8;char c = '@';char *str = "http://c.biancheng.net";printf("%10d%12f%4c%8s", n, f, c, str);return 0;
}
/*234    9.800000   @http://c.biancheng.net
*/

.precision 表示输出精度，也就是小数的位数。

当小数部分的位数大于 precision 时，会按照四舍五入的原则丢掉多余的数字；
当小数部分的位数小于 precision 时，会在后面补 0。

另外，.precision 也可以用于整数和字符串，但是功能却是相反的：

用于整数时，.precision 表示最小输出宽度。与 width 不同的是，整数的宽度不足时会在左边补 0，而不是补空格。
用于字符串时，.precision 表示最大输出宽度，或者说截取字符串。当字符串的长度大于 precision 时，会截掉多余的字符；当字符串的长度小于 precision 时，.precision 就不再起作用。

#include <stdio.h>int main() {int n = 123456;double f = 882.923672;char *str = "abcdefghi";printf("n: %.9d  %.4d\n", n, n);printf("f: %.2lf  %.4lf  %.10lf\n", f, f, f);printf("str: %.5s  %.15s\n", str, str);return 0;
}/*
n: 000123456  123456
f: 882.92  882.9237  882.9236720000
str: abcde  abcdefghi
*/

flag 是标志字符。例如，%#x中 flag 对应 #，%-9d中 flags 对应-。下表列出了 printf() 可以用的 flag：

标志字符	含义
-	`-`表示左对齐。如果没有，就按照默认的对齐方式，默认一般为右对齐。
+	用于整数或者小数，表示输出符号（正负号）。如果没有，那么只有负数才会输出符号。
空格	用于整数或者小数，输出值为正时冠以空格，为负时冠以负号。
#	- 对于八进制（%o）和十六进制（%x / %X）整数，# 表示在输出时添加前缀；八进制的前缀是 0，十六进制的前缀是 0x / 0X。

对于小数（%f / %e / %g），# 表示强迫输出小数点。如果没有小数部分，默认是不输出小数点的，加上 # 以后，即使没有小数部分也会带上小数点。|

#include <stdio.h>int main() {int m = 192, n = -943;float f = 84.342;printf("m=%10d, m=%-10d\n", m, m);  //演示 - 的用法printf("m=%+d, n=%+d\n", m, n);  //演示 + 的用法printf("m=% d, n=% d\n", m, n);  //演示空格的用法printf("f=%.f, f=%#.f\n", f, f);  //演示#的用法return 0;
}
/*
m=       192, m=192
m=+192, n=-943
m= 192, n=-943
f=84, f=84.
*/

printf() 不能立即输出的问题

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{printf("C语言中文网");sleep(5);  //程序暂停5秒钟printf("http://c.biancheng.net\n");return 0;
}

这段代码使用了两个 printf() 语句，它们之间有一个 sleep() 函数，该函数的作用是让程序暂停 5 秒，然后再继续执行。sleep() 是 Linux 和 Mac OS 下特有的函数，不能用于 Windows。当然，Windows 下也有功能相同的暂停函数，叫做 Sleep()，稍后我们会讲解。
在 Linux 或者 Mac OS 下运行该程序，会发现第一个 printf() 并没有立即输出，而是等待 5 秒以后，和第二个 printf() 一起输出了。

如果修改代码，在第一个printf后面加一个换行符

printf("C语言中文网\n");

再次编译并运行程序，发现第一个 printf() 首先输出（程序运行后立即输出），等待 5 秒以后，第二个 printf() 才输出。

从本质上讲，printf() 执行结束以后数据并没有直接输出到显示器上，而是放入了缓冲区，直到遇见换行符\n才将缓冲区中的数据输出到显示器上。

再测试一下 Windows，在 Windows 下，想让程序暂停可以使用 Windows.h 头文件中的 Sleep() 函数（S要大写），它和 Linux 下的 sleep() 功能相同。不过，sleep() 要求的时间单位是秒，而 Sleep() 要求的时间单位是毫秒，1 秒等于 1000 毫秒。这段代码中，我们要求程序暂停 5000 毫秒，也即 5 秒。

会发现第一个 printf() 首先输出（程序运行后立即输出），等待 5 秒以后，第二个 printf() 才输出。

Windows 和 Linux、Mac OS 的情况又不一样。这是因为，Windows 和 Linux、Mac OS 的缓存机制不同。

scanf：读取从键盘输入的数据（含输入格式汇总表）

在C语言中，有多个函数可以从键盘获得用户输入：

scanf()：和 printf() 类似，scanf() 可以输入多种类型的数据。
getchar()、getche()、getch()：这三个函数都用于输入单个字符。
gets()：获取一行数据，并作为字符串处理。

scanf()函数

scanf 是 scan format 的缩写，意思是格式化扫描，也就是从键盘获得用户输入，和 printf 的功能正好相反。

#include <stdio.h>int main() {int a = 0, b = 0, c = 0, d = 0;scanf("%d", &a);  //输入整数并赋值给变量ascanf("%d", &b);  //输入整数并赋值给变量bprintf("a+b=%d\n", a + b);  //计算a+b的值并输出scanf("%d %d", &c, &d);  //输入两个整数并分别赋值给c、dprintf("c*d=%d\n", c * d);  //计算c*d的值并输出return 0;
}
/*
12↙
60↙
a+b=72
10 23↙
c*d=230
（↙表示按下回车键）
*/

从键盘输入12，按下回车键，scanf() 就会读取输入数据并赋值给变量 a；本次输入结束，接着执行下一个 scanf() 函数，再从键盘输入 60，按下回车键，就会将 60 赋值给变量 b，都是同样的道理。

第 8 行代码中，scanf() 有两个以空格分隔的%d，后面还跟着两个变量，这要求我们一次性输入两个整数，并分别赋值给 c 和 d。注意"%d %d"之间是有空格的，所以输入数据时也要有空格。对于 scanf()，输入数据的格式要和控制字符串的格式保持一致。

对于第8行需要输入的两个数，也可以选择换行分隔，换行符也可以视为空格。

scanf 的变量前要带一个&符号。&称为取地址符，也就是获取变量在内存中的地址。

数据是以二进制的形式保存在内存中的，字节（Byte）是最小的可操作单位。为了便于管理，我们给每个字节分配了一个编号，使用该字节时，只要知道编号就可以，就像每个学生都有学号，老师会随机抽取学号来让学生回答问题。字节的编号是有顺序的，从 0 开始，接下来是 1、2、3……

下图是 4G 内存中每个字节的编号（以十六进制表示）：

这个编号，就叫做地址（Address）。int a;会在内存中分配四个字节的空间，我们将第一个字节的地址称为变量 a 的地址，也就是&a的值。对于前面讲到的整数、浮点数、字符，都要使用 & 获取它们的地址，scanf 会根据地址把读取到的数据写入内存。

将变量的地址输出看一下：

#include <stdio.h>int main() {int a = 'F';int b = 12;int c = 452;printf("&a=%p,\n&b=%p,\n&c=%p\n", &a, &b, &c);return 0;
}
/*
&a=0000005AF45FFC4C,
&b=0000005AF45FFC48,
&c=0000005AF45FFC44
*/

%p是一个新的格式控制符，它表示以十六进制的形式（带小写的前缀）输出数据的地址。如果写作%P，那么十六进制的前缀也将变成大写形式。

再来看一个 scanf 的例子：

#include <stdio.h>
int main()
{int a, b, c;scanf("%d %d", &a, &b);printf("a+b=%d\n", a+b);scanf("%d   %d", &a, &b);printf("a+b=%d\n", a+b);scanf("%d, %d, %d", &a, &b, &c);printf("a+b+c=%d\n", a+b+c);scanf("%d is bigger than %d", &a, &b);printf("a-b=%d\n", a-b);return 0;
}
/*
10    20↙
a+b=30
100 200↙
a+b=300
56,45,78↙
a+b+c=179
25 is bigger than 11↙
a-b=14
*/

第一个 scanf() 的格式控制字符串为"%d %d"，中间有一个空格，而我们却输入了10 20，中间有多个空格。

第二个 scanf() 的格式控制字符串为"%d %d"，中间有多个空格，而我们却输入了100 200，中间只有一个空格。这说明 scanf() 对输入数据之间的空格的处理比较宽松，并不要求空格数严格对应，多几个少几个无所谓，只要有空格就行。

第三个 scanf() 的控制字符串为"%d, %d, %d"，中间以逗号分隔，所以输入的整数也要以逗号分隔。

第四个 scanf() 要求整数之间以is bigger than分隔。

用户每次按下回车键，程序就会认为完成了一次输入操作，scanf() 开始读取用户输入的内容，并根据格式控制字符串从中提取有效数据，只要用户输入的内容和格式控制字符串匹配，就能够正确提取。

本质上讲，用户输入的内容都是字符串，scanf() 完成的是从字符串中提取有效数据的过程。
我们对 将变量初始化并赋值的过程 做一个剖析：
int a;在内存中开辟一块4字节的空间，内存中为每一字节大小的空间都分配了一个编号，即为地址（可以类比为数组的索引）。将变量a指向这块空间，这样访问a就相当于访问这块空间。
a = 100;将整形100赋值给a，这个过程中，先要通过地址寻找到a所指向的内存空间，然后将这块空间的值进行更新，而&a就是取a所指向的内存空间的地址，即a的地址。
所以scanf("%d",&a)进行的操作是：用"%d"对在控制台获取到的用户输入做一个解析，得到一个数字，然后根据a的地址&a寻找到a所指向的内存空间，再将空间中的值更新为输入的数字。

连续输入

从本质上讲，我们从键盘输入的数据并没有直接交给 scanf()，而是放入了缓冲区中，直到我们按下回车键，scanf() 才到缓冲区中读取数据。如果缓冲区中的数据符合 scanf() 的要求，那么就读取结束；如果不符合要求，那么就继续等待用户输入，或者干脆读取失败。

#include <stdio.h>int main() {int a=1, b=2;scanf("%d %d", &a, &b);printf("a+b=%d\n", a + b);scanf("%d   %d", &a, &b);printf("a+b=%d\n", a + b);return 0;
}
/*
10 20 30 40 ↙
a+b=30
a+b=7010 20 30 ↙
a+b=30
40 ↙
a+b=70
*/

注意，如果缓冲区中的数据不符合 scanf() 的要求，要么继续等待用户输入，要么就干脆读取失败

#include <stdio.h>int main() {int a=1, b=2;scanf("%d %d", &a, &b);printf("a+b=%d\n", a + b);scanf("%d   %d", &a, &b);printf("a+b=%d\n", a + b);return 0;
}
/*
10 20 30 x 40 ↙
a+b=30
a+b=50
*/

这里第四个输入是x，不符合数字的要求，scanf读取失败，所以b的值还是20，未做更新，后面的40也未被读取。并且 scanf() 不会跳过不符合要求的数据，遇到不符合要求的数据会读取失败，而不是再继续等待用户输入。

正是由于缓冲区的存在，才使得我们能够多输入一些数据，或者一次性输入所有数据，这可以认为是缓冲区的一点优势。然而，缓冲区也带来了一定的负面影响，甚至会导致很奇怪的行为。

#include <stdio.h>int main() {int a = 1, b = 2;scanf("a=%d", &a);scanf("b=%d", &b);printf("a=%d, b=%d\n", a, b);return 0;
}
/*
a=233 ↙
a=233, b=2
*/

输入a=99，按下回车键，程序竟然运行结束了，只有第一个 scanf() 成功读取了数据，第二个 scanf() 仿佛没有执行一样，根本没有给用户任何机会去输入数据。

如果换一种输入方式：

a=99b=200 ↙ a=99, b=2

这样 a 和 b 都能够正确读取了。

如果a=99和b=200之间有空格：

`a=99 b=200

a=99, b=2`

那么b将再次读取失败。

输入其它数据

除了输入整数，scanf() 还可以输入单个字符、字符串、小数等

#include <stdio.h>
int main()
{char letter;int age;char url[30];float price;scanf("%c", &letter);scanf("%d", &age);scanf("%s", url); //可以加&也可以不加&scanf("%f", &price);printf("26个英文字母的最后一个是 %c。\n", letter);printf("C语言中文网已经成立%d年了，网址是 %s，开通VIP会员的价格是%g。\n", age, url, price);return 0;
}
/*
z↙
6↙
http://c.biancheng.net↙
159.9↙
26个英文字母的最后一个是 z。
C语言中文网已经成立6年了，网址是 http://c.biancheng.net，开通VIP会员的价格是159.9。
*/

scanf() 和 printf() 虽然功能相反，但是格式控制符是一样的，单个字符、整数、小数、字符串对应的格式控制符分别是 %c、%d、%f、%s。

对读取字符串的说明

字符串的两种定义形式，它们分别是：

char str1[] = "http://c.biancheng.net";
char *str2 = "C语言中文网";

这两种形式其实是有区别的，第一种形式的字符串所在的内存既有读取权限又有写入权限，第二种形式的字符串所在的内存只有读取权限，没有写入权限。printf()、puts() 等字符串输出函数只要求字符串有读取权限，而 scanf()、gets() 等字符串输入函数要求字符串有写入权限，所以，第一种形式的字符串既可以用于输出函数又可以用于输入函数，而第二种形式的字符串只能用于输出函数。

另外，对于第一种形式的字符串，在[ ]里面要指明字符串的最大长度，如果不指明，也可以根据=后面的字符串来自动推算，此处，就是根据"http://c.biancheng.net"的长度来推算的。但是在前一个例子中，开始我们只是定义了一个字符串，并没有立即给它赋值，所以没法自动推算，只能手动指明最大长度，这也就是为什么一定要写作char url[30]，而不能写作char url[]的原因。

注意第 11 行代码，这行代码用来输入字符串。上面我们说过，scanf() 读取数据时需要的是数据的地址，整数、小数、单个字符都要加&取地址符，这很容易理解；但是对于此处的 url 字符串，我们并没有加 &，这是因为，字符串的名字会自动转换为字符串的地址，所以不用再多此一举加 & 了。当然，你也可以加上，这样虽然不会导致错误，但是编译器会产生警告。

最后需要注意的一点是，scanf() 读取字符串时以空格为分隔，遇到空格就认为当前字符串结束了，所以无法读取含有空格的字符串：

#include <stdio.h>
int main()
{char author[30], lang[30], url[30];scanf("%s %s", author, lang);printf("author:%s \nlang: %s\n", author, lang);scanf("%s", url);printf("url: %s\n", url);return 0;
}
/*
Pycro Clang ↙
author:Pycro
lang: Clang
https://www.baidu.com xxx ↙
url: https://www.baidu.com
*/

scanf() 格式控制符汇总

格式控制符	说明
%c	读取一个单一的字符
%hd、%d、%ld	读取一个十进制整数，并分别赋值给 short、int、long 类型
%ho、%o、%lo	读取一个八进制整数（可带前缀也可不带），并分别赋值给 short、int、long 类型
%hx、%x、%lx	读取一个十六进制整数（可带前缀也可不带），并分别赋值给 short、int、long 类型
%hu、%u、%lu	读取一个无符号整数，并分别赋值给 unsigned short、unsigned int、unsigned long 类型
%f、%lf	读取一个十进制形式的小数，并分别赋值给 float、double 类型
%e、%le	读取一个指数形式的小数，并分别赋值给 float、double 类型
%g、%lg	既可以读取一个十进制形式的小数，也可以读取一个指数形式的小数，并分别赋值给 float、double 类型
%s	读取一个字符串（以空白符为结束）

输入字符和字符串（所有函数大汇总）

C语言有多个函数可以从键盘获得用户输入，它们分别是：

scanf()：和 printf() 类似，scanf() 可以输入多种类型的数据。
getchar()、getche()、getch()：这三个函数都用于输入单个字符。
gets()：获取一行数据，并作为字符串处理。

输入单个字符

输入单个字符当然可以使用 scanf() 这个通用的输入函数，对应的格式控制符为%c，但getchar()、getche() 和 getch() 这三个专用的字符输入函数，它们具有某些 scanf() 没有的特性，是 scanf() 不能代替的。

getchar()

最容易理解的字符输入函数是 getchar()，它就是scanf("%c", c)的替代品，除了更加简洁，没有其它优势了；或者说，getchar() 就是 scanf() 的一个简化版本。

#include <stdio.h>
int main()
{char c;c = getchar();//或直接写作char c = getchar();printf("c: %c\n", c);return 0;
}
/*
a ↙
c: a
*/

getche()

getche() 就比较有意思了，它没有缓冲区，输入一个字符后会立即读取，不用等待用户按下回车键，这是它和 scanf()、getchar() 的最大区别。

#include <stdio.h>
#include <conio.h>
int main()
{char c = getche();printf("c: %c\n", c);return 0;
}
/*
@c: @
*/

输入@后，getche() 立即读取完毕，接着继续执行 printf() 将字符输出，所以没有按下回车键程序就运行结束了。

getche() 位于 conio.h 头文件中，而这个头文件是 Windows 特有的，Linux 和 Mac OS 下没有包含该头文件。换句话说，getche() 并不是标准函数，默认只能在 Windows 下使用，不能在 Linux 和 Mac OS 下使用。

getch()

getch() 也没有缓冲区，输入一个字符后会立即读取，不用按下回车键，这一点和 getche() 相同。getch() 的特别之处是它没有回显，看不到输入的字符。所谓回显，就是在控制台上显示出用户输入的字符；没有回显，就不会显示用户输入的字符，就好像根本没有输入一样。

回显在大部分情况下是有必要的，它能够与用户及时交互，让用户清楚地看到自己输入的内容。但在某些特殊情况下，我们却不希望有回显，例如输入密码，有回显是非常危险的，容易被偷窥。

#include <stdio.h>
#include <conio.h>
int main()
{char c = getch();printf("c: %c\n", c);return 0;
}

输入@后，getch() 会立即读取完毕，接着继续执行 printf() 将字符输出。但是由于 getch() 没有回显，看不到输入的@字符，所以控制台上最终显示的内容为c: @。

和 getche() 一样，getch() 也位于 conio.h 头文件中，也不是标准函数，默认只能在 Windows 下使用，不能在 Linux 和 Mac OS 下使用。

对三个函数的总结

函数	缓冲区	头文件	回显	适用平台
getchar()	有	stdio.h	有	Windows、Linux、Mac OS 等所有平台
getche()	无	conio.h	有	Windows
getch()	无	conio.h	无	Windows

输入字符串

gets是get string的简写，用于接收用户输入的字符串；输入字符串当然可以使用 scanf() 这个通用的输入函数，对应的格式控制符为%s，而gets() 这个专用的字符串输入函数，它拥有一个 scanf() 不具备的特性。

#include <stdio.h>
int main()
{char author[30], lang[30], url[30];gets(author);printf("author: %s\n", author);gets(lang);printf("lang: %s\n", lang);gets(url);printf("url: %s\n", url);return 0;
}
/*
P y c r o
author: P y c r o
C l a n g
lang: C l a n g
https:// www . baidu . com
url: https:// www . baidu . com
*/

gets() 是有缓冲区的，每次按下回车键，就代表当前输入结束了，gets() 开始从缓冲区中读取内容，这一点和 scanf() 是一样的。gets() 和 scanf() 的主要区别是：

scanf() 读取字符串时以空格为分隔，遇到空格就认为当前字符串结束了，所以无法读取含有空格的字符串。
gets() 认为空格也是字符串的一部分，只有遇到回车键时才认为字符串输入结束，所以，不管输入了多少个空格，只要不按下回车键，对 gets() 来说就是一个完整的字符串。

也就是说，gets() 能读取含有空格的字符串，而 scanf() 不能。

总结

C语言中常用的从控制台读取数据的函数有五个，它们分别是 scanf()、getchar()、getche()、getch() 和 gets()。其中 scanf()、getchar()、gets() 是标准函数，适用于所有平台；getche() 和 getch() 不是标准函数，只能用于 Windows。

scanf() 是通用的输入函数，它可以读取多种类型的数据。

getchar()、getche() 和 getch() 是专用的字符输入函数，它们在缓冲区和回显方面与 scanf() 有着不同的特性，是 scanf() 不能替代的。

gets() 是专用的字符串输入函数，与 scanf() 相比，gets() 的主要优势是可以读取含有空格的字符串。

scanf() 可以一次性读取多份类型相同或者不同的数据，getchar()、getche()、getch() 和 gets() 每次只能读取一份特定类型的数据，不能一次性读取多份数据。