C语言：20250712笔记

数据的输入与输出

数据的输入与输出是相对而言，其中：

• 从计算机向外部输送数据为输出（output）。通常的输出设备：显示器、打印机。

• 从外部向计算机输送数据为输入（input）。通常的输入设备：键盘、鼠标、扫描仪。

在C语言中，输入与输出需要使用标准的输入输出库（stdio.h）中的输入函数（scanf（））、输出函数（printf（））实现，houg可以扩展其他输入输出函数。我们将这种跟硬件打交道的输入输出操作称作外设IO。
库函数已经被编译成了目标文件内置于编译系统，在链接时与编译源程序得到的目标文件相链接，生成可执行程序。

注意：在使用系统库函数的时候，需要用预处理指令#include将有关的头文件包含到用户资源文件中（一般放在程序的开头位置）头文件中包含了调用函数时需要的有关信息，具体的函数实现在编译的时候再去链接对应的系统库。

输入输出缓冲机制

缓冲区的概念

• 缓冲区（缓存）是内存空间的一部分，用于暂存输入或输出的数据。

• 在进行输入操作时，系统从外部设备（如键盘）读取数据，先放入缓冲区，程序再从缓冲区中读取数据。

  输入时数据流向：外部设备 → 输入缓冲区 → 程序

• 在进行输出操作时，系统先将数据放入缓冲区，然后在特定条件下（如缓冲区满、遇到特定字符、手动刷新等）再将缓冲区中的数据输出到外部设备（如屏幕）

  输出时数据流向：程序 → 输出缓冲区 → 外部设备

缓冲区的类型

C语言的缓冲区有三种类型：

• **全缓冲：**当缓冲区填满后，才进行实际的输入输出操作。例如：对磁盘文件的读写。--- window全缓冲区大小是4096字节， Linux全缓冲区大小是1024字节。

• 行缓冲：当在输入和输出中遇到换行符（\n或者回车）时，执行实际的输入输出操作。例如：标准输入（stdin）和标准输出（stdout）。

• **无缓冲：**不进行缓冲，直接进行输入输出操作。例如：标准错误流（stderr）

缓冲区的刷新条件

缓冲区的刷新（如将缓冲区中的数据实际输出到外部设备）通常发生在以下情况：

• **缓冲区满：**当缓冲区写满时，会自动刷新。

• **遇到特定字符：**如换行符（\n）等。

• **手动刷新：**使用fflush(stdout)函数手动刷新输出缓冲区。

• **程序关闭时：**当程序结束时，缓冲区中的数据会被刷新。

缓冲区的实际应用

• **提高效率：**通过缓冲区，可以减少与外部设备的交互次数，提高数据传输的效率

• **处理输入输出：**例如：使用scanf和printf函数时，数据先被放入缓冲区，然后按照特定的规则从缓冲区读取或输出。

原理实现

简单的输入与输出

用printf函数输出数据

基础用法

语法：

 printf("格式控制"，输出列表)；

引用文件：

 #include <stdio.h>

举例：

 printf("i=%d,x=%d,y=%d\n",i,34,i+1);

注意：格式控制中的格式化符号（%d）要和输出的数据一一对应。

参数：

• 格式控制：用一对英文双引号括起来，包括两种信息：

• 格式说明：由%和特定字符组成，如：%d,%f,%c等，这是格式说明符，用于说明输出项目所采用的格式。

  • 普通字符：作为说明性文字、符号等，按照输入原样输出。

• 输出列表：输出列表中的各项目指出了所要输出的内容。可以是常量（字面量、符号常量、const修饰的变量）、变量、表达式。输出列表的个数，由格式控制中的格式化符号来决定。

基本的格式化符

%d 按有符号十进制整型（int）数据的实际长度输出。（十进制（0）、八进制（00）、十六进制（0x00））

%u 按无符号十进制整型（int）数据的实际长度输出。

%c 仅输出一个字符（char）

%s 输出结果是字符串，举例：printf("%s\n","CHINA");,输出结果：CHINA

%f 以小数形式输出float类型实数；

%lf 以小数形式输出double类型（双精度）实数

%e 也可以写作%E，以指数形式输出一个实数（涵单双精度）。小数点前1位非0数字，并输出6位小数。

%hd 短整型(short int/short)

%hhd 字符型的ASCII码，char数据对应的ASCII码的值，举例：char a = 'A';printf("%hhd\n",a);，输出结果：65

%ld 长整型（long int/long）

%lld 长长整型（long long int/long long）

%x 十六进制，但是十六进制的前缀0x不会打印出来，举例：printf("%x\n",198);，输出结果：c6

%#x 十六进制，并且十六进制的前缀0x也会打印出来，举例：printf("%#x\n",198);，输出结果：0xc6

%o 八进制，前缀0不会打印出来，举例：5

%#o 八进制，并且八进制的前缀0也会打印出来，举例：05

%p 打印内存的地址

%% 输出%本身

案例：

 /*************************************************************************
   > File Name:    demo01.c
   > Author:       阮
   > Description:  
   > Created Time: 2025年07月11日 星期五 08时40分56秒
  ************************************************************************/
 ​
 #include <stdio.h>
 ​
 int main(int argc,char *argv[])
 {
     printf("%x,%#x\n",255,255);//输出16进制整数
     printf("%o,%#o\n",255,255);//输出8进制
     printf("%d,%u,%c\n",5,5,'%');//正常输出
     printf("%%\n");//输出%
     printf("%f,%lf,%e\n",99.12345,99.12345,99.12345);
     return 0;
 }

用scanf函数输入数据

基础用法

语法：

 scanf("格式控制"，地址列表)；

注意：地址列表不能传变量、常量、表达式。只能传与之对应的内存地址（首地址），如果是普通的变量，通过&+b变量名获取变量地址。

举例：

 int a = 10; // 定义了一个变量a
 scanf("%d",&a);// &在这里称作 取地址符，&a的意思是获取变量a对应的内存地址（首地址）

作用：

将从键盘输入的数据存入内存中所占的存储单元里，存储单元有地址标识。

参数：

• 格式控制：含义等同于printf函数的格式控制，说明输入的数据应该使用的格式。

• 地址列表：是由若干个地址组成，可以是变量的地址或者字符串的地址。&是取地址符号，用于取出变量的地址。与格式化输出一样，在格式控制中，用于说明数据格式的格式说明符以%开头，后面紧跟具体的格式。

案例：

• 需求：从键盘输入整数给变量a,b,c赋值

• 代码：

  /*************************************************************************
  > File Name: demo02.c
  > Author: 阮
  > Description:
  > Created Time: 2025年07月11日 星期五 15时41分21秒
  ************************************************************************/
  ​
  #include <stdio.h>
  ​
  int main(int argc,char *argv[])
  {
  //定义三个变量
  int a,b,c;//因为需要控制台输入赋值，所以无需初始化
  ​
  //每次使用键盘前加信息
  printf("请输入3个整数：\n");
  scanf("%d%d%d",&a,&b,&c);
  printf("a=%d,b=%d,c=%d\n",a,b,c);
  return 0;
  }

总结：输入多个数据的时候可以用空格、Tab键、回车键中的任意一种。

说明：

• scanf函数中的"格式控制"后面应当是变量的地址，由取地址符&和变量名共同组成，举例：

    scanf("%f%d", &a, &b);

• 如果"格式控制"中除了格式说明以外还有其他字符，则在输入数据时必须在对应位置输入与之相同的字符，举例：

    scanf("%d,%d",&a, &b);

  从键盘录入数据的时候，使用格式控制中的逗号分隔：3,4

    scanf("%d-%d-%d",&year, &month, &day);

  从键盘录入数据的时候，使用格式控制中的短横线分隔：2025-7-11

   scanf("%d年%d月%d日",&year, &month, &day);

  从键盘录入数据的时候，使用格式控制中的年月日分隔：2025年7月11日

• 用%c格式输入字符时，转义符（如：\n,\t等）都作为有效字符输入，应注意：

   scanf("%c%c%c", &a, &b, &c);

  注意：其实Tab键、空格键、回车键的响应都是当做字符处理。

• 在输入数值型数据（整型+浮点型）时，遇到空格、回车、Tab键或遇到非法输入（A,?..），则认为该输入结束；

    scanf("%d%d%d",&a, &b, &c);

• 对于unsigned型变量所需的数据，建议用%u格式输入；若用%d（signed int），需确保输入值在int范围内（否则可能溢出）

复杂的输入与输出

按指定格式输出数据的宽度、小数位数、上下行数据按小数点对齐、用八进制、十六进制输出等。

输出数据格式控制

整型格式说明符

• 十进制形式（0~9）

  说明符	说明	数据类型
  %d和%md	用于基本整型	int
  %ld和%mld	用于长整型	long
  %u和%mu	用于无符号基本整型	unsigned int
  %lu和%mlu	用于无符号长整型	unsigned long

• 八进制形式（0~7）

  说明符	说明	数据类型
  %o和%mo	用于基本整型	int
  %lo和%mlo	用于长整型	long

• 十六进制形式（0~F）

  说明符	说明	数据类型
  %x和%mx	用于基本整型	int
  %lx和%mlx	用于长整型	long

说明：

m表示输出整型数据所占的总宽度（列数，1个字符占1列），其中：

① 当实际数据的位数不到m位时，数据前面将用空格填满， 举例：原数据（"12"），列宽为m(4)的数据（" 12"）

② 若实际数据的位数大于等于m位时，则以数据的实际位数为标准进行输出，列宽无效，举例：

原数据（"12345"），列宽m(4)的数据（"12345"）

总结：

如果实际 数据列宽 < m，使用空格补齐m。

如果实际 数据列宽 >=m，输出实际数据，m失效。

一个int型整数也可以用%u输出，反之一个unsigned型整数也可以用%d、%o、%x格式输出。按相互赋值的规则处理。

举例：

/*************************************************************************
   > File Name:    demo03.c
   > Author:       阮
   > Description:  
   > Created Time: 2025年07月11日 星期五 16时47分15秒
  ************************************************************************/
 ​
 #include <stdio.h>
 ​
 int main(int argc,char *argv[])
 {
     printf("%d\n",12); //"12"     实际列宽为2
     printf("%6d\n",12); //"    12" 实际列宽为6,右对齐，左边空格填充
     printf("%-6d\n",12); //"12    " 右边空格填充
     printf("%6d\n",1234567); //"1234567"
     printf("%06d\n",12); //"000012" 输出后补全对齐，实际列宽6,右对齐，左边对其
     printf("%+d,%+d",12,-12); //"+12,-12"输出后显示正负号
     printf("%#06x,%#06o\n",12,12); //"0x000c,000014" 实际列宽为6
     return 0;
 }

字符型格式说明符

• 字符型

  说明符	说明	举例
  %c或者%mc	输出的字符占m列	printf("%3c\n",'a');

用法和整型的用法一致。

• 字符串型

  在C语言中，支持字符串常量，不支持字符串变量。

  说明符	说明
  %ms	输出的字符串占m列。若串长>=m，全部输出；反之在串前补空格（m为正往前补空格） 举例： printf("%6s\n","hello"); " hello"
  %-ms	输出的字符串占m列。若串长>=m，全部输出；反之在串后补空格（m为负往后补空格） 举例： printf("%-6s\n","hello"); "hello "
  %m.ns	输出的字符串占m列，取字符串前 n 个字符，再按 m 列补空格。 举例： printf("%6.2s\n","hello"); " he"（先截取，在补全）
  %-m.ns	输出的字符串占m列。只取字符串前n个字符，不足部分串后补空格。 举例： printf("%-6.2s\n","hello"); "he "

案例：

• 需求：字符串输出

• 代码：

  /*************************************************************************
  > File Name: demo04.c
  > Author: 阮
  > Description:
  > Created Time: 2025年07月11日 星期五 17时09分26秒
  ************************************************************************/
  ​
  #include <stdio.h>
  ​
  int main(int argc,char *argv[])
  {
  printf("%3s\n%7.2s\n%-5.3s\n%.4s\n","CHINA","CHINA","CHINA","CHINA");
  // %3s: "CHINA" 超出指定列宽，按实际列宽输出
  // %7.2s: " CH" 截取CH，实际列宽补足到7，右对齐
  // %-5.3s: "CHI " 截取CHI，实际列宽补足到5，左对齐
  // %.4s: "CHIN" 截取CHIN，实际列宽就是默认列宽4
  return 0;
  }

浮点型格式说明符

浮点型格式分为三种形式：

序号	名称	说明
1	十进制形式	%m.nf或者%-m.nf，m是列宽，n是保留的小数位
2	指数形式	%m.ne或者%-m.ne，m是列宽，n是保留的尾数位
3	%g或者%G形式	根据数值的大小，自动选择%f或者%e中宽度较短的一种格式，不输出无意义的0

解释：

在输出浮点型数据时，格式说明符中的m表示整个数据所占的列宽，n表示小数点后面所占的位数（保留的小数位）

如果在小数点后取n位后，所规定的数据宽度m不够输出数据前面的整数部分（包括小数点），则按实际的位数进行输出。

案例：

• 需求：输出浮点型数时，指定小数位。

• 案例：

  /*************************************************************************
  > File Name: demo05.c
  > Author: 阮
  > Description:
  > Created Time: 2025年07月11日 星期五 17时22分42秒
  ************************************************************************/
  ​
  #include <stdio.h>

  int main(int argc,char *argv[])
  {
  float f = 123.456f; // f是标识，不计入列宽的，实际列宽是7

    printf("%8.2f\n%-8.2f\n%8.6f\n%9.2e\n%g\n%G\n",f,f,f,f,f,f);
    // %8.2f:     "  123.46" 小数位保存采取"四舍五入" 小数保留2位，实际列宽补足到8，右对齐
    // %-8.2f:    "123.46  " 左对齐
    // %8.6f:     "123.456001" 实际列宽超过指定列宽，以实际列宽为准
    // %9.2e:     " 1.23e+02"  首先，小数转换为指数；接着，处理尾数，这里的.2是尾数位；最后补足列宽。
  
    return 0;

  }

注意：这里的小数位的保留采用四舍五入