第3章 格式化输入与输出

本章内容

• 字符输入输出函数
• 格式化输出函数 printf
• 格式化输入函数 scanf
• 格式控制符详解
• 宽度、精度与对齐
• 输入输出常见陷阱
• 字符串格式化函数

字符输出函数 putchar

函数原型：int putchar(int c);

• 向标准输出（stdout）输出一个字符
• 参数为字符的 ASCII 码值
• 成功时返回输出的字符，失败返回 EOF

putchar('A');        // 输出: A
putchar(65);         // 输出: A（65 是 'A' 的 ASCII 码）
putchar('\n');       // 输出换行
char ch = 'Z';
putchar(ch);         // 输出: Z

putchar(c) 等价于 printf("%c", c)，但更简洁高效

字符输入函数 getchar

函数原型：int getchar(void);

• 从标准输入（stdin）读取一个字符
• 返回读取字符的 ASCII 码值（int 类型）
• 遇到文件末尾或出错返回 EOF（通常为 -1）

int ch;                    // 注意：用 int 而不是 char
ch = getchar();            // 读取一个字符
putchar(ch);               // 输出该字符

为什么要用 int 接收？

char ch = getchar();       // 错误示范
// 若返回 EOF（通常为 -1），赋给 char 后可能变成 255
// 导致无法正确判断文件结束

getchar 的缓冲区特性

getchar 读取的是行缓冲输入——用户按回车后，整行字符才送入程序

printf("请输入一个字符：");
int ch = getchar();     // 输入 "A\n"
// ch = 'A'，但 '\n' 仍留在缓冲区！
int next = getchar();   // next = '\n'，不会等待新输入

清空输入缓冲区的常用方法：

int ch;
while ((ch = getchar()) != '\n' && ch != EOF)
    ;   // 读取并丢弃剩余字符

示例：统计字符数

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int count = 0;
    int ch;

    printf("请输入一行文字（回车结束）：\n");
    while ((ch = getchar()) != '\n' && ch != EOF) {
        count++;
    }
    printf("共输入 %d 个字符\n", count);

    return 0;
}

• getchar() 每次读一个字符
• != '\n' 遇到回车停止
• != EOF 防止文件重定向时死循环

格式化输出函数 printf

函数原型：int printf(const char *format, ...);

• 按指定格式向标准输出设备输出数据
• 返回值：成功输出的字符数；出错返回负值
• 格式字符串包含普通字符（原样输出）和格式控制符（以 % 开头）

int n = printf("Hello, %s!\n", "World");
// 输出: Hello, World!
// n = 14（含换行符）

基本格式控制符：

完整格式控制符语法

%  [标志]  [宽度]  [.精度]  [长度修饰]  转换说明符
   - + 0    数字    .数字     h l ll
   空格 #

整数格式控制符

浮点数格式控制符

%g 的规则：指数 < -4 或 ≥ 精度时用 %e，否则用 %f

宽度与精度控制

宽度与精度示例

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int i = 42;
    double d = 3.14159265;
    char *s = "Hello";

    printf("[%d]\n", i);           // [42]
    printf("[%10d]\n", i);         // [        42]
    printf("[%-10d]\n", i);        // [42        ]
    printf("[%010d]\n", i);        // [0000000042]
    printf("[%+d]\n", i);          // [+42]

    printf("[%.2f]\n", d);         // [3.14]
    printf("[%10.2f]\n", d);       // [      3.14]
    printf("[%-10.2f]\n", d);      // [3.14      ]

    printf("[%.3s]\n", s);         // [Hel]
    printf("[%10.3s]\n", s);       // [       Hel]

    return 0;
}

格式化输入函数 scanf

函数原型：int scanf(const char *format, ...);

• 按指定格式从标准输入读取数据
• 返回值：成功匹配并赋值的项数；遇到文件末尾返回 EOF
• 参数必须是变量的地址（用 & 取地址）

int a, b;
int ret = scanf("%d%d", &a, &b);
// 输入 "3 5"，ret = 2（成功读入2项）
// 输入 "3 abc"，ret = 1（只成功读入a）

scanf 格式控制符

重要：scanf 读 double 必须用 %lf；printf 输出 double 用 %f 即可（自动提升）

scanf 读取字符与字符串

%c 的问题：会读取空白字符（包括换行符）

char ch;
scanf("%d", &n);       // 输入 "42\n"
scanf("%c", &ch);      // ch = '\n'！不是等待新输入

解决方法：在 %c 前加空格，跳过空白

scanf(" %c", &ch);     // 空格会跳过所有空白字符

%s 的行为：遇空白停止，自动加 '\0'

char name[20];
scanf("%s", name);     // 输入 "Hello World"
// name = "Hello"，"World" 留在缓冲区

安全提示：scanf("%s", name) 不检查长度，应改用 scanf("%19s", name) 或用 fgets

scanf 的返回值与错误处理

int a, b;
int ret = scanf("%d%d", &a, &b);

if (ret == 2) {
    printf("成功读取: a=%d, b=%d\n", a, b);
} else if (ret == EOF) {
    printf("输入结束（Ctrl+D / Ctrl+Z）\n");
} else {
    printf("输入格式错误，仅成功读取 %d 项\n", ret);
    // 清除错误输入，防止死循环
    int ch;
    while ((ch = getchar()) != '\n' && ch != EOF)
        ;
}

典型陷阱：输入不匹配时，错误数据留在缓冲区，后续 scanf 反复失败

输入: abc
scanf("%d", &a)  → 返回 0，"abc" 留在缓冲区
scanf("%d", &a)  → 返回 0，"abc" 还在
...死循环

scanf 的高级用法

1. 限制读取长度

char name[20];
scanf("%19s", name);      // 最多读19个字符，保留1位给 '\0'

2. 扫描集 %[]

char str[100];
scanf("%[a-zA-Z]", str);     // 只读字母，遇非字母停止
scanf("%[^0-9]", str);        // 读到数字为止（^ 表示取反）
scanf("%[^\n]", str);         // 读整行（直到换行）

3. 赋值抑制 *

int year, day;
scanf("%d%*c%d", &year, &day);  // %*c 读取但丢弃一个字符（如斜杠）
// 输入 "2024/15" → year=2024, day=15

字符串输入函数 gets 与 fgets

gets（已废弃，C11 移除）：

char line[100];
gets(line);     // 危险！不检查缓冲区长度，极易溢出

fgets（推荐）：

char line[100];
fgets(line, sizeof(line), stdin);   // 最多读 sizeof(line)-1 个字符

• fgets 会把换行符也读入字符串（如果缓冲区放得下）
• 需要手动去除尾部换行符：

fgets(line, sizeof(line), stdin);
size_t len = strlen(line);
if (len > 0 && line[len - 1] == '\n') {
    line[len - 1] = '\0';    // 去掉换行符
}

字符串格式化函数 sprintf / sscanf

sprintf：将格式化数据写入字符串（而非 stdout）

char buf[100];
int age = 20;
char name[] = "Alice";
sprintf(buf, "%s is %d years old.", name, age);
// buf = "Alice is 20 years old."

snprintf（安全版本，推荐）：

char buf[10];
snprintf(buf, sizeof(buf), "Hello %s", "World");  // 自动截断，不会溢出

sscanf：从字符串中读取格式化数据

char str[] = "2024-06-09";
int year, month, day;
sscanf(str, "%d-%d-%d", &year, &month, &day);
// year=2024, month=6, day=9

sscanf 实用示例

解析 IP 地址：

char ip[] = "192.168.1.100";
int a, b, c, d;
sscanf(ip, "%d.%d.%d.%d", &a, &b, &c, &d);
printf("%d.%d.%d.%d\n", a, b, c, d);

从字符串提取数值：

char info[] = "Score: 95, Rank: 3";
int score, rank;
sscanf(info, "Score: %d, Rank: %d", &score, &rank);

分离整数和小数部分：

char num[] = "3.14159";
int integer;
double fraction;
sscanf(num, "%d.%lf", &integer, &fraction);

输入输出常见陷阱总结

综合练习

题目：编写程序，输入学生姓名和三门课成绩，计算平均分并以表格形式输出

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char name[20];
    float s1, s2, s3;

    printf("请输入姓名：");
    scanf("%19s", name);
    printf("请输入三门课成绩（空格分隔）：");
    scanf("%f%f%f", &s1, &s2, &s3);

    float avg = (s1 + s2 + s3) / 3;

    printf("\n%-10s %6s %6s %6s %6s\n", "姓名", "课1", "课2", "课3", "平均");
    printf("%-10s %6.1f %6.1f %6.1f %6.2f\n", name, s1, s2, s3, avg);

    return 0;
}

本章小结

1. 字符 I/O：putchar/getchar，注意 getchar 返回 int 和缓冲区特性
2. printf：格式控制符语法 %[标志][宽度][.精度][长度]类型
3. scanf：参数必须是地址（&），注意 %lf 读 double、%c 前加空格
4. 宽度与精度：%10d、%-10d、%010d、%.2f、%10.2f
5. 安全输入：用 fgets 替代 gets，用 %99s 限制 scanf 的 %s 长度
6. 字符串 I/O：sprintf/snprintf（格式化写入字符串）、sscanf（从字符串读取）
7. 返回值：printf 返回输出字符数，scanf 返回成功赋值项数

下一章：第4章 流程控制