C语言——行缓冲区

1. 行缓冲区

• 完整可参考这篇文章——缓冲区

1.1 概念

• 在行缓冲区中，当在输入和输出中遇到 换行符 时，执行真正的I/O（输入/输出）操作。这时，我们输入的字符先存放在缓冲区，等按下回车键换行时才进行实际的I/O操作。典型代表是 标准输入(stdin) 和 标准输出(stdout)

1.2 结合缓冲区来深度理解getchar

• 当程序调用getchar()函数时，程序就等着用户按键， 用户输入的字符被存放在键盘缓冲区中，直到用户按回车为止（回车字符也放在缓冲区中） 。
• 当用户键入回车之后，getchar()函数 才开始从键盘缓冲区中每次读入一个字符 。也就是说， 后续的getchar()函数调用不会等待用户按键，而直接读取缓冲区中的字符，直到缓冲区中的字符读完后，才重新等待用户按键 。
• 打个比方，键盘缓冲区就像是一条水管连着你的程序，程序调用getchar()函数用户输入字符就相当于往水管里注水，这个水注多少取决于你输入多少，当你按回车停止注水时，getchar()函数才会开始从键盘缓冲区，
• 也就是我们的水管里取水，那每次只会读一个字符也就是每次取一定量的水，当你在这之后继续调用getchar()函数时，会接着在水管里取上次没用完的水，因为你的水管没清空（缓冲区的刷新），
• 那这个阶段就不用你再输入了，因为一调用getchar()函数就有水可取嘛，直到水管里没水了，你还调用getchar()函数，那这个时候你就得注水了也就是程序会等你按键。

• 通俗一点说，当程序调用getchar()函数时，程序就等着用户按键，并等用户按下回车键返回。期间按下的字符存放在缓冲区，第一个字符作为函数返回值。
• 继续调用getchar()函数，将不再等用户按键，而是返回您刚才输入的第2个字符；继续调用，返回第3个字符，直到缓冲区中的字符读完后，才等待用户按键。
• getchar()函数的执行就是采用了行缓冲。第一次调用getchar()函数，会让程序使用者（用户）输入一行字符并直至按下回车键 函数才返回。此时用户输入的字符和回车符都存放在行缓冲区。再次调用getchar()函数，会逐步输出行缓冲区的内容
• 下面我们用代码来验证一下

#include 
int main()
{
	char c = getchar();
	printf("%c\n", c);
	system("PAUSE");
	c = getchar();
	printf("%c\n", c);
	system("PAUSE");
	return 0;
}

• 我们输入1 2 3来试试

• 我们会发现第二次输出的并不是2，而是空格，并且第二次我们并没有再输入，直接就读取了，这就印证了缓冲区的存在了

1.3 结合缓冲区来深度理解scanf

1.3.1 问题1

• 不知大家在学习C语言的过程中有没有过这样的问题：

#include 
int main()
{
	int a = 0;
	scanf("%d\n", &a);
	printf("%d", a);
	return 0;
}

• 当我们输入10并按下回车的时候，发现程序没有结束，而且似乎还在等待我们输入数据

• 这到底是为什么呢？
• 我们先来回顾一下scanf输入的特点是什么？

1. scanf() 处理用户输入的原理是，用户的输入先放入缓存，等到按下回车键后，按照占位符对缓存进行解读
2. 解读用户输入时，会从上⼀次解读遗留的第⼀个字符开始，直到读完缓存，或者遇到第⼀个不符合条件的字符为止，并且不会带走不符合条件的这个字符
3. 并且scanf() 处理数值占位符时，会自动过滤空白字符，包括空格、制表符、换行符等（前提是scanf的参数中没有出现这些字符）

• 从第三条我们会发现现在正好是scanf的参数中出现了换行符，并且我们还会发现如果没有出现这些操作符的时候，都是直接过滤掉的，
• 那是不是可以理解他们在scanf眼中的地位是一模一样的，所以这里如果把scanf参数中的 \n 换成空格也会出现一样的问题
• 接下来解释一下具体的原因：

• 当我们再输入20的时候：

• 确实如此，
• 此时就会有同学会有疑问，那这样的话，20是不是还留在缓冲区了？
• 我们加个getchar 来验证一下

#include 
int main()
{
	int a = 0;
	scanf("%d\n", &a);
	printf("%d\n", a);
	printf("%c\n", getchar());
	return 0;
}

• 运行结果为：

• 我们发现结果竟然不是20！，是不是我们翻车了呢？
• 当然不是，因为20在getchar看来是两个字符，所以只读取了2
• 我们可以再来验证一下：

#include 
int main()
{
	int a = 0;
	scanf("%d\n", &a);
	printf("%d\n", a);
	printf("%c\n", getchar());
	printf("%c\n", getchar());
	return 0;
}

• 果然是这样，
• 如果我们再加上一条getchar呢？会发生什么神奇的事呢？

#include 
int main()
{
	int a = 0;
	scanf("%d\n", &a);
	printf("%d\n", a);
	printf("%c\n", getchar());
	printf("%c\n", getchar());
	printf("%c\n", getchar());
	return 0;
}

• 我们发现空白行多了一行，其实这就是我们按下回车后放在缓冲区的 \n

1.3.1 问题2

• 接下来我们再利用上面所学的来解释另一个问题

#include 
int main()
{
	char arr[10] = "0";
	scanf("%s", arr);
	printf("%s\n", arr);
	char a = '0';
	scanf("%c", &a);
	printf("%c\n", a);
	return 0;
}

• 我们想先给数组输入一个字符串之后再输入一个字符
• 但是当我们输入字符串之后，程序直接就结束了，按理来说应该让我们再输入一个字符才对啊

• 学了行缓冲区后我们就可以解释其原因了
• scanf读取完后并不会把回车输入的换行符给带走，而是留在了缓冲区所以当scanf读取的时候缓冲区还有字符，所以scanf不等你输入直接就读取\n了，所以我们发现程序运行后会有三行空行
• 那应该怎么避免呢？
• 第一种方法：我们可以在第一个scanf读取完后利用getchar把缓冲区清空

#include 
int main()
{
	char arr[10] = "0";
	scanf("%s", arr);
	
	while (getchar() != '\n')
	{
		;
	}//利用getchar循环清空缓冲区
	
	printf("%s\n", arr);
	char a = '0';
	scanf("%c", &a);
	printf("%c\n", a);
	return 0;
}

• 第二种方法：既然scanf有缺陷，那我直接把他换掉不就完了
• 那换谁了？换gets！输入字符串的时候，gets可以完全代替scanf
• gets在读取完字符串后会把后面的\n直接拉出来给扔了，并且遇到空格的时候仍然会读取，可以说在读取字符串方面完胜scanf

#include 
int main()
{
	char arr[10] = "0";
	gets(arr);
	printf("%s\n", arr);
	char a = '0';
	scanf("%c", &a);
	printf("%c\n", a);
	return 0;
}

• 运行结果：

最后，
恭喜你又遥遥领先了别人！