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【C语言学习】输入输出

时间:2019-03-24 00:08:19

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【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:

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 = 8, 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 2256720999982233 205 1 666634 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 = 8, 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 = "";printf("%10d%12f%4c%8s", n, f, c, str);return 0;}/*234 9.800000 @*/

.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 123456f: 882.92 882.9237 882.9236720000str: 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: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=192m=+192, n=-943m= 192, n=-943f=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("\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=7210 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=30100 200↙a+b=30056,45,78↙a+b+c=17925 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=30a+b=7010 20 30 ↙a+b=3040 ↙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=30a+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↙↙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 ,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[] = "";

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""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:Pycrolang: Clang xxx ↙url: */

scanf() 格式控制符汇总

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

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 oauthor: P y c r oC l a n g lang: C l a n ghttps:// www . baidu . comurl: 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。

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