03_变量常量与输入输出_printf与scanf详解

变量、常量与输入输出：printf 和 scanf 详解

一、本篇文章要解决什么问题

前面两篇你搭好了环境、了解了数据类型，接下来要面对的问题是：数据怎么存、怎么显示、怎么让用户输入？

这篇文章就帮你搞定三件事：

1. 变量和常量到底是什么关系，const 有什么用？
2. printf 怎么控制输出格式------宽度、小数位、对齐？
3. scanf 怎么安全地读取用户输入？那个 & 符号到底什么意思？

学完这篇，你就能写出真正"能和用户对话"的程序------既能接收输入，也能把结果漂漂亮亮地打印出来。

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二、先用一个简单例子理解

2.1 变量就是"贴标签的盒子"

想象你去超市存包。你把包放进一个储物柜，拿到一张小票，小票上印着柜子编号。以后凭这张小票就能找到你的包。

C 语言里的变量就是这个意思：

• 储物柜 = 内存中的一块空间
• 小票上的编号 = 变量的名字（比如 age、score）
• 包里的东西 = 变量存的数据
• 柜子的大小 = 变量的类型（int 占 4 字节，double 占 8 字节）

2.2 printf 和 scanf 就像前台接待

printf 好比你把一张纸条递给前台，前台照着纸条上的内容大声念出来。

scanf 好比前台问你一个问题，你口头回答，前台把你的话记下来，存到指定的柜子里。

这就是 C 语言里最基本的"输入输出"模型。下面的章节会把这套流程拆开讲清楚。

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三、核心知识点讲解

3.1 变量的定义与初始化

在 C 语言里用变量之前，必须先"声明"它。声明要做两件事：告诉编译器变量叫什么名字、是什么类型。

int age;            // 声明一个 int 类型的变量，尚未初始化
age = 20;           // 赋值

int score = 95;     // 声明的同时初始化------推荐写法

什么叫"初始化"？ 就是给变量赋第一个值。如果只声明不初始化，局部变量的值是不确定的------里面可能残留上一次用这块内存时留下的随机数据。

错误示例（不要复制运行，仅用于理解概念）：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int x;                    // 未初始化，x 的值是随机的
    // printf("x = %d\n", x); // 读取未初始化的局部变量属于未定义行为！
    return 0;
}

读取未初始化局部变量的值属于未定义行为 ------C 语言标准没有规定这种情况下应该怎么做，不同编译器、不同运行环境可能表现出不同的结果（可能输出随机值、可能崩溃、也可能看起来"正常"）。因此永远不要依赖未初始化变量的值。
建议 ：声明变量时尽量同时初始化。如果暂时不知道赋什么值，可以先用 0 或其他有意义的默认值。

图3-1 变量与内存关系图：帮助初学者建立"变量 = 命名内存"的核心概念。

3.2 常量------"不能改的变量"

有些数据在程序运行期间不应该被修改。比如圆周率 π = 3.14159，一天的秒数 = 86400。这些数据适合定义为常量。

C 语言有两种方式定义常量：

方式一：const 关键字

const double PI = 3.14159;
PI = 3.14;    // 编译错误！const 变量不能被修改

方式二：#define 宏常量

#define PI 3.14159
#define SECONDS_PER_DAY 86400

const 和 #define 的区别：

• const 定义的常量有类型，编译器可以做类型检查，可以取地址
• #define 是预处理替换，不占内存空间，但没有类型信息
• 宏常量（#define）常用于定义数组长度、编译期开关等场景；const 更适合表示有明确类型、希望受到编译器类型检查的常量。初学阶段两者都会用到，关键是理解它们各自的工作方式

3.3 printf 的基本用法

printf 是 C 语言里最常用的输出函数，来自 stdio.h。它的基本格式是：

printf("格式字符串", 变量1, 变量2, ...);

格式字符串里用 % 开头的格式占位符来表示"这里要被后面的变量替换"。

最常用的格式占位符：

占位符	对应类型	含义
%d	int	有符号十进制整数
%u	unsigned int	无符号十进制整数
%lld	long long	长长整型
%f	float / double	浮点数，默认 6 位小数
%lf	double	浮点数（printf 中 %f 也兼容 double）
%c	char	单个字符
%s	char[] / char*	字符串
%p	指针	内存地址（十六进制）
%%	---	输出一个 % 符号本身

代码示例------各种占位符一次看全：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int age = 20;
    double height = 175.5;
    char grade = 'A';
    char name[] = "Tom";

    printf("姓名：%s\n", name);
    printf("年龄：%d 岁\n", age);
    printf("身高：%.1f cm\n", height);
    printf("成绩等级：%c\n", grade);
    printf("完成度：%d%%\n", 100);    // 输出 100%，%% 表示一个 %

    return 0;
}

运行结果：

姓名：Tom
年龄：20 岁
身高：175.5 cm
成绩等级：A
完成度：100%

3.4 printf 格式控制：宽度、小数位、对齐

很多时候你不仅需要输出数据，还需要控制输出的格式。printf 的占位符可以加修饰符来精确控制。

控制小数位数：

double pi = 3.14159265;
printf("%.2f\n", pi);   // 输出 3.14（保留 2 位小数）
printf("%.5f\n", pi);   // 输出 3.14159（保留 5 位小数）

控制输出宽度（常用于对齐表格）：

printf("%5d\n", 42);     // 输出 "   42"（总宽度 5，右对齐，前面补空格）
printf("%-5d\n", 42);    // 输出 "42   "（加负号，左对齐）
printf("%05d\n", 42);    // 输出 "00042"（宽度 5，前面补 0）

综合演示------打印对齐表格：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("%-10s %5s %8s\n", "姓名", "年龄", "成绩");
    printf("-------------------------\n");
    printf("%-10s %5d %8.1f\n", "Tom", 20, 92.5);
    printf("%-10s %5d %8.1f\n", "Alice", 22, 88.0);
    printf("%-10s %5d %8.1f\n", "Bob", 19, 76.5);
    return 0;
}

运行结果：

姓名         年龄      成绩
-------------------------
Tom            20     92.5
Alice          22     88.0
Bob            19     76.5

• %-10s：字符串左对齐，占 10 个字符宽
• %5d：整数右对齐，占 5 个字符宽
• %8.1f：浮点数右对齐，占 8 个字符宽，保留 1 位小数

图3-2 printf 格式控制效果图：让读者直观看到每种格式控制符对输出的影响。

3.5 scanf 的基本用法------为什么需要 &

scanf 和 printf 刚好相反：printf 把数据从程序里送出去，scanf 把数据从键盘读进来。

int age;
scanf("%d", &age);   // 注意：age 前面必须加 &

为什么 scanf 的变量前要加 &？

回顾上一篇讲指针时的概念：& 是"取地址"运算符。scanf 需要知道"把读到的数据存到哪里 "，所以你必须把变量的地址传给 scanf，而不是把变量的值传给它。

用图书馆的类比：scanf 是"送书员"，你告诉它柜子的编号（地址），它才能把书放进正确的柜子里。如果你只告诉它"柜子里现在有什么"，送书员根本不知道该把新书放哪。

// 正确：把 age 的地址传给 scanf
scanf("%d", &age);

// 错误：传的是 age 的值（20），scanf 把这个值当成地址来写------会崩溃
scanf("%d", age);

各种类型的 scanf 写法：

数据类型	scanf 占位符	示例
int	%d	scanf("%d", &age);
double	%lf	scanf("%lf", &score);
float	%f	scanf("%f", &height);
char	%c	scanf(" %c", &grade); 注意 %c 前加空格
char[]（字符串）	%s	scanf("%19s", name); 不加 &，但要限制长度

特别注意 %c ：scanf("%c", &ch) 会读取缓冲区中残留的换行符。解决办法是在 %c 前面加一个空格：scanf(" %c", &ch)。这个空格会跳过所有空白字符（包括换行符）。

图3-3 scanf 读取流程图：帮读者理解 scanf 的工作机制和缓冲区的存在。

3.6 输入缓冲区的初步认识

当你在键盘上打字并按下回车时，你输入的所有字符（包括最后的回车 \n）会先被放进一个叫输入缓冲区 的临时区域，scanf 再从这个缓冲区里按格式读取数据。

这就产生了一个经典问题------残留的换行符：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int age;
    char grade;

    printf("请输入年龄：");
    scanf("%d", &age);          // 输入 20，然后按回车
                                // 缓冲区里还剩一个 '\n'

    printf("请输入等级：");
    scanf("%c", &grade);        // grade 读到了那个残留的 '\n'！
                                // 程序不等你输入，直接跳过去了

    printf("年龄：%d，等级：%c\n", age, grade);
    return 0;
}

运行结果（用户没有机会输入等级）：

请输入年龄：20
请输入等级：年龄：20，等级：

解决方案：

scanf(" %c", &grade);   // %c 前加空格，跳过残留的空白字符

这个问题非常常见，很多初学者会卡在这里。你只要知道"%c 前面加空格"这个技巧，就不会被坑了。

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图3-4 变量、常量、宏对比表：让读者分清三种"存数据"方式的区别和适用场景。

四、完整代码示例

下面这个程序把变量定义、常量、printf 格式化、scanf 输入这些知识点串在一起，模拟一个简单的"学生信息录入与显示"场景：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>

#define MAX_NAME_LEN 20
#define PASS_SCORE 60

int main(void)
{
    // 变量声明与初始化
    char name[MAX_NAME_LEN];
    int age;
    double score;
    char grade;

    // 用户输入
    printf("===== 学生信息录入 =====\n");
    printf("请输入姓名：");
    scanf("%19s", name);               // 限制输入长度，防止溢出

    printf("请输入年龄：");
    scanf("%d", &age);

    printf("请输入成绩：");
    scanf("%lf", &score);              // double 用 %lf

    printf("请输入等级（A/B/C/D）：");
    scanf(" %c", &grade);              // %c 前加空格，跳过残留换行符

    // 输出结果
    printf("\n===== 学生信息卡 =====\n");
    printf("%-12s: %s\n", "姓名", name);
    printf("%-12s: %d 岁\n", "年龄", age);
    printf("%-12s: %.1f 分\n", "成绩", score);
    printf("%-12s: %c\n", "等级", grade);

    // 判断是否及格
    if (score >= PASS_SCORE)
    {
        printf("%-12s: 已及格（>= %d 分）\n", "状态", PASS_SCORE);
    }
    else
    {
        printf("%-12s: 未及格（< %d 分）\n", "状态", PASS_SCORE);
    }

    return 0;
}

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五、运行结果

===== 学生信息录入 =====
请输入姓名：Tom
请输入年龄：20
请输入成绩：85.5
请输入等级（A/B/C/D）：A

===== 学生信息卡 =====
姓名          : Tom
年龄          : 20 岁
成绩          : 85.5 分
等级          : A
状态          : 已及格（>= 60 分）

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六、代码逐行解析

第一部分：预处理和常量定义

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#define MAX_NAME_LEN 20
#define PASS_SCORE 60

• 第一行屏蔽 Visual Studio 的 scanf 安全警告
• 第二行引入标准输入输出头文件
• 第三、四行用 #define 定义了两个宏常量：名字最大长度和及格分数线。好处：以后如果要改及格线为 70 分，只需改这一个地方，不用在代码里到处找"60"

第二部分：变量声明

char name[MAX_NAME_LEN];
int age;
double score;
char grade;

• name[20] 是一个字符数组，能存 19 个有效字符加一个 \0
• age、score、grade 分别存年龄、成绩和等级
• 这些变量在声明时没有赋初值，因为马上要通过 scanf 从键盘读取

第三部分：scanf 读取输入

scanf("%19s", name);

• %19s 限制最多读取 19 个字符，留出第 20 位给字符串结束符 \0
• name 前面没有 &，因为数组名本身就是首元素地址

scanf("%d", &age);
scanf("%lf", &score);

• age 是 int，用 %d，前面加 &
• score 是 double，用 %lf（注意：printf 里 double 可以用 %f，但 scanf 里 double 必须用 %lf，float 用 %f）

scanf(" %c", &grade);

• %c 前面的空格是关键------它跳过输入缓冲区里残留的换行符，确保能正确读到用户输入的等级字符

第四部分：printf 格式化输出

printf("%-12s: %s\n", "姓名", name);

• %-12s 表示"字符串左对齐，占 12 个字符宽度"。冒号后面的内容会对齐排列
• 后面的 %s 输出实际的名字字符串

第五部分：const / #define 常量的实际应用

if (score >= PASS_SCORE)

不使用魔术数字 60，而是用宏常量 PASS_SCORE。这是好的编程习惯------代码更可读，修改也更方便。

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七、初学者常见错误

错误1：scanf 中 int/double/char 变量忘记加 &

// 错误写法
int age;
scanf("%d", age);    // 编译可能不报错，但运行时崩溃

// 正确写法
int age;
scanf("%d", &age);

原因 ：scanf 需要变量的地址才能把读到的数据存进去。不加 & 就是把 age 的值当成地址，这是典型的段错误来源。

错误2：scanf 读取 double 时用了 %f

// 错误写法
double score;
scanf("%f", &score);   // double 应该用 %lf

// 正确写法
double score;
scanf("%lf", &score);

printf 里 %f 可以同时用于 float 和 double，但 scanf 里必须严格区分 ：float 用 %f，double 用 %lf。这是初学者最容易搞混的一个细节。

错误3：scanf 读取 %c 时跳过了用户输入

// 错误写法（前有 scanf("%d") 输入后，缓冲区残留 \n）
scanf("%c", &ch);     // ch 读到了残留的 \n

// 正确写法
scanf(" %c", &ch);    // %c 前加空格，跳过空白字符

错误4：用 scanf 读取带空格的字符串

char name[20];
scanf("%s", name);    // 用户输入 "Zhang San"，只读到 "Zhang"

// 如果需要读取含空格的字符串，用 fgets（后续文章会讲）

%s 遇到空格、Tab、换行都会停止。如果你的输入可能包含空格（比如"Zhang San"），scanf("%s") 不合适。这在第 8 篇字符串文章会详细展开。

错误5：printf 格式占位符与参数类型不匹配

int a = 10;
printf("%f\n", a);    // 用 %f 打印 int------结果不可预测

long long b = 123456789LL;
printf("%d\n", b);    // 用 %d 打印 long long------可能只输出部分数据

格式占位符必须和参数类型严格对应。 搞错了编译器不一定报错，但输出结果会出错。

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八、练习题

练习题1：个人信息卡片

写一个程序，让用户输入以下信息，然后按对齐格式输出一张"个人信息卡片"：

• 姓名（字符串，最多 19 个字符）
• 年龄（整数）
• 身高（浮点数，单位 cm，保留 1 位小数）
• 体重（浮点数，单位 kg，保留 1 位小数）

要求输出时标签左对齐、占 8 个字符宽，值右对齐。输出格式参考：

姓名            Tom
年龄             20
身高          175.5
体重           68.3

练习题2：圆的周长和面积

定义常量 PI = 3.14159。让用户输入圆的半径（浮点数），程序输出圆的周长和面积，各保留 2 位小数。

公式：周长 = 2 × π × r，面积 = π × r²

提示：注意 scanf 读取 double 要用 %lf。

练习题3：输入缓冲区问题修复

下面的程序有 bug------用户输入学号后，程序会跳过字母等级的选择，直接结束。找出原因并修复：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int studentID;
    char grade;

    printf("请输入学号：");
    scanf("%d", &studentID);

    printf("请输入等级（A/B/C/D）：");
    scanf("%c", &grade);          // 这里有问题！

    printf("学号：%d，等级：%c\n", studentID, grade);
    return 0;
}

提示：输入学号后按回车，缓冲区里残留了一个 \n。%c 会读到这个换行符，导致程序不等你输入等级就结束了。在 %c 前面加一个空格即可解决问题。

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九、本篇总结

1. 变量使用前必须声明类型，推荐声明的同时初始化
2. const 和 #define 都可以定义常量：宏常量常用于数组长度等场景，const 更适合有明确类型、需要类型检查的常量
3. printf 格式控制 ：%d 整数、%f 浮点、%c 字符、%s 字符串；.2 控制小数位，数字控制宽度，- 左对齐
4. scanf 中普通变量必须加 & ，数组名不加；double 用 %lf，float 用 %f
5. %c 前面加空格可以跳过缓冲区残留的换行符，解决"跳过输入"的问题

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