C语言详解 - 输入输出

 

1. 输入输出一览

以下输入输出库函数的操作主要在标准输入输出设备(键盘和屏幕)与数据缓冲区之间进行。

 

1.1 printf()与scanf ()

printf(): 将指定的文字/字符串输出到标准输出设备(屏幕)。

注意宽度输出和精度输出控制

scanf(): 从标准输入设备(键盘)读取数据,并将值存放在变量中。

1、格式说明符个数与输入数据个数不相等的情况:

当我们从键盘输入数据时,数据之间必须用分隔符分开(空格、Tab键、回车)。并且要求scanf函数中格式说明符的个数与数据列表中数据的个数相等。如:
scanf("%d%d", &a, &b);
scanf("%d%d%d", &a, &b, &c);
如果出现不相等的情况,我们应该怎么分析呢?

其实,当我们输入数据时,只要没有按回车键,所输入的数据都还存放在缓冲区,并没有存入变量中。按【Enter】键后,scanf()函数才会从缓冲区中取走数据。缓冲区是一个先进先出的队列,即取走数据的时候,遵循先输入的数据先取走的原则。scanf函数的格式说明符有几个就要取几次数据,只要碰到格式说明符就必须把数据取走,至于是不是要把取走的数据存放起来,就得看数据列表中的数据个数。没取完的数据继续留在缓冲区中。

以下是缓冲区示意图,它像一根管道,有一个入口和一个出口,数据只能从入口中存入,只能从出口中取出。

C语言详解 - 输入输出_第1张图片

以下是针对该图的C程序,数据输入为:10<空格>20<空格>30<空格>40<回车>

/*
 * 输入数据格式:10<空格>20<空格>30<空格>40<回车>
 * 输出:a=10 b=20
         c=30
 
*/
#include 
< stdio.h >

int  main()
{
    
int  a, b, c;

    scanf(
" %d%d " & a,  & b);  /*  scanf中有2个格式说明符,表明要取两次数据,取走10和20
                                         缓冲区中还剩下30和40
                                     
*/
    printf(
" a=%d b=%d \n " , a, b);

    scanf(
" %d " & c);  /*  scanf中只有1个格式说明符,表明要取1次数据,取走30
                               缓冲区中还剩下40,因此,读者还可以取一次。。。。。
                           
*/
    printf(
" c=%d \n " , c);

    
return   0 ;
}


2、宽度输出的情况:

(1) %和格式字符之间加入一个整数来控制输出数据所占宽度

printf( " %d\n " 365 );
printf(
" %2d\n " 365 );
printf(
" %5d\n " 365 );
printf(
" %f\n " 3.14 );
printf(
" %6f\n " 3.14 );
printf(
" %12f\n " 3.14 );

 

输出效果:

C语言详解 - 输入输出_第2张图片

 

(2) %和格式字符f之间加入一个整数1. 整数2来控制输出数据的格式

整数1:整个输出数据占的总宽度

整数2:输出实数的小数部分的个数

记住:先用整数2处理小数部分,再用整数1处理整个数据,包括已处理好的小数部分

 

printf( " %3.3f\n " 3.1415 );
printf(
" %3.5f\n " 3.1415 );
printf(
" %9.5f\n " 3.1415 );
printf(
" %9.0f\n " 3.1415 );

 

输出效果:

 

3、宽度输入的情况:

宽度输入指的是在%和格式说明符d之间加入一个整数。如:scanf("%2d", &x);

规则:
(1) 注意:%d与%1d是不同的
(2) 当宽度小于数据的实际宽度时,截取指定宽度的部分作为一个数进入缓冲区,再将剩余部分作为另一个数放入缓冲区。

基于以下程序进行测试,测试结果如下:

#include  < stdio.h >

main()
{
    
int  a;
    
float  b,c;
    scanf(
" %3d%f%f " , & a, & b, & c);
    printf(
" %d %f %f \n " , a, b, c);
}


test case #1:
输入:1<空格>2<空格>3<回车>
输出:1 2.000000 3.000000

test case #2:
输入:123<空格>4<空格>5.1234567<回车>
输出:123 4.000000 5.123456

test case #3:
输入:1234<空格>5<空格>6<回车>
输出:123 4.000000 5.000000

test case #4:
输入:1.23<空格>4<空格>5<回车>
输出:1 0.230000 4.000000

test case #5:
输入:123.45<空格>6<空格>7<回车>
输出:123 0.450000 6.000000

test case #6:
输入:1234.5<空格>6<空格>7<回车>
输出:123 4.500000 6.000000

1.2 getchar()与putchar()

getchar(): 将用户输入的字符输出到标准输出设备(屏幕)。按【Enter】键后,getchar()函数才会读入第一个字符,并返回该字符常量。

注:由于缓冲区的读取特性,当用户由键盘键入字符时,计算机并不会马上处理,而会暂存到系统的缓冲区(Buffter)内。到按【Enter】键后,getchar()函数才会读入缓冲区的第一个字符。而其它字符继续保留在缓冲区,等待下一个读取字符/字符串的函数来读入。

putchar(): 用来输出指定的单一字符。

例1. 运行以下程序,输入:Hello!<回车>

#include  < stdio.h >

int  main()
{
    
char  c, s[ 20 ];
    printf(
" Enter a string:  " );
    c 
=  getchar();
    printf(
" Read the remaining from the buffer\n ");
    scanf(" %s", s);

    putchar(c);
    putchar(' \n');
    printf( " %s \n " , s);
}

 

例2. 输入一个汉字,并将它显示在屏幕上。

先输入:B超<回车>,观察输出。再运行程序,输入:超<回车>,比较输出结果:

#include  < stdio.h >

int  main()
{
    
char  c1, c2;
    printf(
" Enter an Chinese character:  " );

    c1 
=  getchar();
    c2 
=  getchar();

    printf(
" The Chinese character entered is:  " );

    putchar(c1);
    putchar(c2);

    putchar(
' \n ' );
}

 

注:由对比可知,当输入第一个数据时,只输出了字母“B”,汉字“超”没有输出。原因是一个汉字需要两个字节(字符)才能表示,所以对于第一个输入而言,所输入的字符“超”的第二个字节内容仍然保留在缓冲区。第二次运行,只输入“超”字时,通过两个getchar()函数将缓冲区中的“超”字全部读出,并用两次putchar()显示了一个完整的汉字。

 

1.3 getche()与getch()

getche(): 该函数会由键盘输入一个字符,返回给调用者,并在屏幕上显示读入的字符。由于它并不读取缓冲区的字符,只要用户输入字符,getche()函数会立刻读取,而不需等待按【Enter】键。通常用于程序中只需用户输入一个字符,即可往下继续执行的情形。

getch(): 它与getche()的区别是,getch()不需将所输入的字符显示到屏幕上。

例3. 测试getche()和getch()

#include  < stdio.h >
#include 
< conio.h >   /*  getche(), getch()  */

int  main()
{
    
char  c1, c2;

    printf(
" Press any key to exit " );
    c1 
=  getche();
    putchar(
' \n ' );

    printf(
" Press any key once more to exit " );
    c2 
=  getch();
    putchar(
' \n ' );

    printf(
" The character getche() read: %c \n " , c1);
    printf(
" The character getch() read: %c \n " , c2);
}

 

 

1.4 gets()与puts()

gets():

scanf输入字符串可以配合%s格式,但缺点是当遇到字符串中有空白或tab字符时,会自动视为串输入结束。因此不适合输入包含空白/tab字符的字符串。这时gets()函数就可解决该问题。

gets()函数会将用户整段字符串响应到标准输出设备(屏幕)上,当用户按下【Enter】键时,会读取缓冲区的所有字符并存放到指定字符数组中。

比较适合应用在多字符,中文字或长字符串的读取。

puts(): 用来输出字符串,输出完成后光标自动移到下一行。当输出数据时,会以'\0'字符作为该字符串的结束。

例4. 测试gets()和puts()

#include  < stdio.h >

int  main()
{
    
char  s[ 50 ];

    printf(
" Enter a string:  " ); 
    gets(s);

    printf(
" The string you entered:  " );    
    puts(s);    
}

 

 

2. stdio.h文件

另外还有一组输入输出函数是getc()putc(),它们的作用也是输入和输出一个字符,先看它们在头文件stdio.h中的定义。
以下是头文件stdio.h的部分内容,请注意注释部分:

/*  size_t的定义  */
#ifndef _SIZE_T_DEFINED
typedef unsigned 
int  size_t;
#define  _SIZE_T_DEFINED
#endif

#define  EOF  (-1)  // EOF的定义


/*  FILE结构的定义  */

#ifndef _FILE_DEFINED
struct  _iobuf {
        
char   * _ptr;
        
int    _cnt;
        
char   * _base;
        
int    _flag;
        
int    _file;
        
int    _charbuf;
        
int    _bufsiz;
        
char   * _tmpfname;
        };
typedef 
struct  _iobuf FILE;
#define  _FILE_DEFINED
#endif

#define  FILENAME_MAX    260  // 最大文件名长度
#define  FOPEN_MAX       20  // 最多可打开的文件数


/*  NULL指针值的定义  */

#ifndef NULL
#ifdef  __cplusplus
#define  NULL    0
#else
#define  NULL    ((void *)0)
#endif
#endif


/*  标准I/O设备数组_iob[]的定义  */
#ifndef _STDIO_DEFINED
_CRTIMP 
extern  FILE _iob[];
#endif  


/*  标准I/O设备的定义  */

#define  stdin  (&_iob[0])
#define  stdout (&_iob[1])
#define  stderr (&_iob[2])


/*  函数原型  */

_CRTIMP 
int  __cdecl scanf( const   char   * );
_CRTIMP 
int  __cdecl getc(FILE  * );
_CRTIMP 
int  __cdecl getchar( void );
_CRTIMP 
char   *  __cdecl gets( char   * );

_CRTIMP 
int  __cdecl printf( const   char   * );
_CRTIMP 
int  __cdecl putc( int , FILE  * );
_CRTIMP 
int  __cdecl putchar( int );
_CRTIMP 
int  __cdecl puts( const   char   * );


/*  宏定义  */

#define  feof(_stream)     ((_stream)->_flag & _IOEOF)
#define  getc(_stream)     (--(_stream)->_cnt >= 0 \
                
?   0xff   &   * (_stream) -> _ptr ++  : _filbuf(_stream))
#define  putc(_c,_stream)  (--(_stream)->_cnt >= 0 \
                
?   0xff   &  ( * (_stream) -> _ptr ++   =  ( char )(_c)) :  _flsbuf((_c),(_stream)))
#define  getchar()         getc(stdin)  // 调用getchar()时,实际调用的是getc(stdin)
#define  putchar(_c)       putc((_c),stdout)  // 调用putchar(_c)时,实际调用的是putc((_c), stdin)

 

例5. getc()函数和putc()函数

#include  < stdio.h >

void  main()
{
    
int  ch;

    FILE 
* pfin  =  stdin;  // 定义一个文件指针,并指向标准输入设备(键盘)
    FILE  * pfout  =  stdout;  // 定义一个文件指针,并指向标准输出设备(屏幕)
    
    printf(
" Enter a string:  " );
    
    ch 
=  getc(pfin);  // 使用getc()函数获取缓冲区中的第一个字符

    putc(ch, pfout); 
// 使用putc()函数输出该字符
    putc( ' \n ' , pfout);  // 使用putc()函数输出换行字符
}

 

运行结果:

Enter a string: Testing!
T
Press any key to continue

 

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