C语言基础知识（一）————各类符号的含义与输入输出库（stdio）

前言

在编写 C 语言程序之前，我们需要先导入程序运行所需的库，这些库也被称为头文件。本篇基础知识将以 C 语言标准输入输出库 stdio.h 为例进行讲解。

一、占位符：

与 Java 不同，在 C 语言中，占位符用于 printf、scanf 这类格式化输入输出函数，用来标记数据的位置与数据类型。在 printf 输出时，占位符所在的位置会被替换为变量的值；在 scanf 输入时，占位符则代表需要从控制台读取对应类型的数据并存入变量。

C++ 中存在两套 IO 体系：如果沿用 C 风格的 printf/scanf，占位符的用法和规则与 C 语言完全一致；如果使用 C++ 原生的 cout 与 cin 流输入输出，则无需占位符，系统会自动识别变量的数据类型。

在 C 语言中，变量必须先声明后使用，声明时需要指定其数据类型。数据类型决定了变量在内存中占用的字节数、取值范围以及可进行的运算。下面列出 C 语言中常见的变量类型：

数据类型	关键字	占用字节数（32位系统）	取值范围（大致）
短整型	short	2 字节	-32768 ~ 32767
整型	int	4 字节	-2147483648 ~ 2147483647
长整型	long	4 字节（32位）/ 8 字节（64位）	取决于系统位数
长长整型	long long	8 字节	-9223372036854775808 ~ 9223372036854775807
无符号整型	unsigned int	4 字节	0 ~ 4294967295
单精度浮点型	float	4 字节	约 3.4e-38 ~ 3.4e38
双精度浮点型	double	8 字节	约 1.7e-308 ~ 1.7e308
字符型	char	1 字节	-128 ~ 127（或 0 ~ 255）
字符串	char[]	取决于长度	由字符数组存储
指针	void* / 类型*	4 字节（32位）/ 8 字节（64位）	内存地址

注意：上表中的字节数基于常见的 32 位系统，实际大小可能因编译器和操作系统而异。可以使用 sizeof(类型) 运算符在程序中获取某个类型实际占用的字节数。

总而言之，在 C 和 C++ 语言中，占位符就是变量位置的替代品。不同变量对应的占位符如下表所示：

数据类型	占位符	说明
int	%d	输出/输入十进制整数
long	%ld	输出/输入长整型整数
long long	%lld	输出/输入长长整型整数
unsigned int	%u	输出/输入无符号十进制整数
float	%f	输出/输入单精度浮点数
double	%lf	输出/输入双精度浮点数（scanf 中必须用 %lf）
char	%c	输出/输入单个字符
char[]（字符串）	%s	输出/输入字符串
void*（指针）	%p	输出指针地址
short	%hd	输出/输入短整型整数
unsigned long	%lu	输出/输入无符号长整型整数
unsigned long long	%llu	输出/输入无符号长长整型整数
double（printf 输出）	%e / %E	以科学计数法输出浮点数
double（printf 输出）	%g / %G	根据数值大小自动选择 %f 或 %e 输出
int（八进制）	%o	以八进制形式输出整数
int（十六进制）	%x / %X	以十六进制形式输出整数（小写/大写字母）

二、转义符：

在 C 语言中，转义字符以反斜杠 \ 开头，其核心作用是改变紧跟在反斜杠后面的字符原本的含义。有些字符无法直接写在字符串中，或者本身在 C 语言中具有特殊语法作用，此时就需要借助转义符来表示。

举个例子：双引号 " 是字符串的边界标记，如果直接写在字符串内部，编译器会误认为字符串提前结束，从而引发编译错误；此时使用 \"，反斜杠会告诉编译器，这个双引号只是普通字符，并非字符串结束符，最终就能正常输出双引号。再比如换行操作，我们无法直接在双引号包裹的字符串中敲回车换行，使用 \n 就可以实现换行功能。

除了 \" 和 \n 之外，还有很多常用转义字符：\r 代表回车，将光标移到当前行的开头；\t 是水平制表符，相当于按下 Tab 键，用来做文本对齐；\\ 用来输出反斜杠本身；\0 是空字符，作为 C 语言字符串的结束标记，是字符串必不可少的终止符号。

简单来说，转义字符解决了两类问题：一是表示无法直接输入、不可见的控制字符（如换行、制表、字符串结束符等）；二是转义 C 语言中自带特殊含义的符号（如双引号、反斜杠等），让它们不再承担语法功能，而是单纯作为普通字符输出。

转义符	含义	说明
\n	换行	将光标移到下一行开头
\t	水平制表符	将光标移到下一个制表位（相当于按 Tab 键）
\\	反斜杠	输出一个反斜杠 \ 本身
\"	双引号	在字符串中输出双引号 "
\'	单引号	在字符中输出单引号 '
\r	回车	将光标移到当前行开头
\b	退格	将光标向左移动一格
\f	换页	将光标移到下一页开头（常用于打印机）
\a	响铃	发出提示音（部分终端有效）
\v	垂直制表符	将光标移到下一个垂直制表位
\0	空字符	字符串结束标志（ASCII 码为 0）
\xhh	十六进制转义	输出 ASCII 码为十六进制 hh 的字符，如 \x41 输出 A
\ooo	八进制转义	输出 ASCII 码为八进制 ooo 的字符，如 \101 输出 A

注意：转义符必须写在双引号或单引号内才会生效。例如 printf("第一行\n第二行"); 会在输出时换行。

三、头文件：<stdio.h> 标准输入输出库

该库包含的函数有：printf、scanf、fgets、fputs 等。

1. printf

printf 是输出打印语句，一般写法为 printf("想输出的内容");。如果涉及到变量，则写为 printf("内容+变量所对应的占位符", 变量);。

下面给出几个 printf 的代码示例：

#include <stdio.h>

int main() {
    int age = 18;
    double score = 92.5;
    char grade = 'A';
    char name[] = "小明";

    // 1. 输出纯文本
    printf("Hello, World!\n");

    // 2. 输出变量（占位符对应变量）
    printf("年龄：%d\n", age);

    // 3. 多个占位符，按顺序对应多个变量
    printf("姓名：%s，成绩：%.1f，等级：%c\n", name, score, grade);

    // 4. 占位符也可以直接放常量或表达式
    printf("两数之和：%d\n", 10 + 5);

    return 0;
}

运行结果：

Hello, World!
年龄：18
姓名：小明，成绩：92.5，等级：A
两数之和：15

注意：%.1f 表示保留一位小数；\n 是换行符。占位符的数量、顺序必须与后面的变量一一对应，否则输出结果会错乱。

2. scanf

scanf 用来从键盘读取用户输入的数据并存储在变量中，格式为 scanf("变量对应的占位符", &变量);。

但是，使用 scanf 存储内容时存在一个问题：如果存储的是字符串，且输入中包含空格，则无法存储空格后面的内容。例如：

#include <stdio.h>
int main(){
	char a[10];
	scanf("%s",&a);
	printf("%s",a); 
} 

结果：

hello world
hello

这时候，我们就可以使用一个新的函数来解决这个问题。

3. fgets

fgets 用来从输入流中读取一行字符串，并存储到指定的字符数组中。与 scanf 不同，fgets 可以读取包含空格的整行内容，因此更适合处理带空格的字符串输入。

fgets 的格式为 fgets(字符数组, 最大读取字符数, 输入流);。其中，第三个参数 stdin 表示从键盘标准输入读取数据。

下面给出一个使用 fgets 读取带空格字符串的代码示例：

#include <stdio.h>

int main() {
    char name[50];

    printf("请输入姓名（可包含空格）：");
    fgets(name, sizeof(name), stdin);

    printf("你输入的姓名是：%s", name);

    return 0;
}

运行结果：

请输入姓名（可包含空格）：张三 李四
你输入的姓名是：张三 李四

注意：fgets 会把换行符一并读入字符串，因此输出时会在末尾多出一个换行。如果想去掉末尾的换行符，可以手动将其替换为字符串结束符 \0。此外，fgets 最多读取 最大读取字符数 - 1 个字符，剩余空间会自动补上 \0，从而避免缓冲区溢出。

4. fputs

fputs 用于将字符串写入指定的输出流，其基本格式为 fputs(字符串, 输出流);。其中，第二个参数 stdout 表示输出到屏幕的标准输出。与 printf 不同，fputs 既不会自动添加换行符，也不会解析字符串中的占位符，而是将字符串内容原样输出。因此，fputs 更适合用于输出无需格式化的纯文本。

具体来说，fputs 的返回值是 int 类型：当写入成功时返回非负值（通常是 0），当发生错误时返回 EOF（即 -1）。这一特性使得 fputs 在需要判断写入是否成功的场景下非常实用，例如在文件写入或网络传输中，可以通过检查返回值来确认数据是否完整送达。

此外，fputs 的第二个参数不仅可以是 stdout，还可以是文件指针（如 FILE *fp），这意味着它同样适用于向文件写入字符串。与 fprintf 相比，fputs 不会对字符串中的 % 等字符做任何特殊处理，因此当字符串内容本身包含大量 % 符号（如格式化文本、日志模板）时，使用 fputs 可以避免意外的格式解析，保证内容原样输出。

从底层实现来看，fputs 会逐个字符地将字符串写入输出流，直到遇到字符串结束符 \0 为止，但并不会把 \0 本身写入。这意味着它非常适合处理以 \0 结尾的 C 风格字符串，而不需要额外指定写入长度。相比之下，fwrite 则需要显式指定每次写入的元素大小和数量，使用起来相对繁琐。因此，在需要输出一整行以 \0 结尾的字符串时，fputs 是更简洁、更直观的选择。

具体来说，fputs 的返回值是 int 类型：当写入成功时返回非负值（通常是 0），当发生错误时返回 EOF（即 -1）。这一特性使得 fputs 在需要判断写入是否成功的场景下非常实用，例如在文件写入或网络传输中，可以通过检查返回值来确认数据是否完整送达。

此外，fputs 的第二个参数不仅可以是 stdout，还可以是文件指针（如 FILE *fp），这意味着它同样适用于向文件写入字符串。与 fprintf 相比，fputs 不会对字符串中的 % 等字符做任何特殊处理，因此当字符串内容本身包含大量 % 符号（如格式化文本、日志模板）时，使用 fputs 可以避免意外的格式解析，保证内容原样输出。

#include <stdio.h>

int main() {
    char message[] = "Hello, fputs!";

    // 输出到标准输出（屏幕）
    fputs(message, stdout);
    fputs("\n", stdout);  // 手动添加换行

    // 也可以直接输出字符串常量
    fputs("这是第二行内容。\n", stdout);

    return 0;
}

运行结果：

Hello, fputs!
这是第二行内容。

注意：fputs 不会自动换行，需要手动添加 \n；同时它也不会解析 %d 这类占位符，因此不适合用于输出变量值。若需要格式化输出变量，应改用 printf。此外，fputs 与 fgets 是一对互补函数：fgets 负责从输入流读取数据，fputs 负责向输出流写入数据。

在实际开发中，fputs 常用于以下场景：一是输出日志信息，因为日志通常不需要格式化，直接原样写入即可；二是向文件追加内容，配合文件指针可以轻松实现；三是与 fgets 配合完成文件的逐行复制。需要注意的是，fputs 写入文件时不会自动添加换行符，因此如果希望每条记录独占一行，需要在字符串末尾手动加上 \n。

另外，fputs 与 puts 也有明显区别：puts 只能向标准输出 stdout 写入，并且会在字符串末尾自动追加一个换行符；而 fputs 可以指定任意输出流，且不会自动换行。因此，当需要向文件或其他输出流写入内容、或希望完全控制换行行为时，应优先选择 fputs。

练习

1.定义不同类型的变量并输出他们的值和所占字节数

2.输入圆的半径，计算并输出圆的周长和面积

3.输入一个三位数，将其百位十位个位分别输出

1.定义不同类型的变量并输出他们的值和所占字节数

在 C 语言中，变量必须先声明后使用，声明时需要指定其数据类型。数据类型决定了变量在内存中占用的字节数、取值范围以及可进行的运算。下面列出 C 语言中常见的变量类型：

数据类型	关键字	占用字节数（32位系统）	取值范围（大致）
短整型	short	2 字节	-32768 ~ 32767
整型	int	4 字节	-2147483648 ~ 2147483647
长整型	long	4 字节（32位）/ 8 字节（64位）	取决于系统位数
长长整型	long long	8 字节	-9223372036854775808 ~ 9223372036854775807
无符号整型	unsigned int	4 字节	0 ~ 4294967295
单精度浮点型	float	4 字节	约 3.4e-38 ~ 3.4e38
双精度浮点型	double	8 字节	约 1.7e-308 ~ 1.7e308
字符型	char	1 字节	-128 ~ 127（或 0 ~ 255）
字符串	char[]	取决于长度	由字符数组存储
指针	void* / 类型*	4 字节（32位）/ 8 字节（64位）	内存地址

注意：上表中的字节数基于常见的 32 位系统，实际大小可能因编译器和操作系统而异。可以使用 sizeof(类型) 运算符在程序中获取某个类型实际占用的字节数。

下面给出一个完整的代码示例，演示如何定义不同类型的变量，并使用 sizeof 运算符输出它们的值和所占字节数：

#include <stdio.h>

int main() {
    // 定义不同类型的变量
    short s = 10;
    int i = 100;
    long l = 100000L;
    long long ll = 10000000000LL;
    unsigned int ui = 3000000000U;
    float f = 3.14f;
    double d = 3.14159265358979;
    char c = 'A';
    char str[] = "Hello";
    int *p = &i;

    // 输出变量的值
    printf("short 变量 s 的值：%hd\n", s);
    printf("int 变量 i 的值：%d\n", i);
    printf("long 变量 l 的值：%ld\n", l);
    printf("long long 变量 ll 的值：%lld\n", ll);
    printf("unsigned int 变量 ui 的值：%u\n", ui);
    printf("float 变量 f 的值：%f\n", f);
    printf("double 变量 d 的值：%lf\n", d);
    printf("char 变量 c 的值：%c\n", c);
    printf("字符串 str 的值：%s\n", str);
    printf("指针 p 指向的地址：%p\n", (void*)p);

    // 输出各变量所占的字节数
    printf("\n各变量所占字节数：\n");
    printf("short 占 %zu 字节\n", sizeof(s));
    printf("int 占 %zu 字节\n", sizeof(i));
    printf("long 占 %zu 字节\n", sizeof(l));
    printf("long long 占 %zu 字节\n", sizeof(ll));
    printf("unsigned int 占 %zu 字节\n", sizeof(ui));
    printf("float 占 %zu 字节\n", sizeof(f));
    printf("double 占 %zu 字节\n", sizeof(d));
    printf("char 占 %zu 字节\n", sizeof(c));
    printf("字符串 str 占 %zu 字节\n", sizeof(str));
    printf("指针 p 占 %zu 字节\n", sizeof(p));

    return 0;
}

运行结果（在 64 位系统上）：

short 变量 s 的值：10
int 变量 i 的值：100
long 变量 l 的值：100000
long long 变量 ll 的值：10000000000
unsigned int 变量 ui 的值：3000000000
float 变量 f 的值：3.140000
double 变量 d 的值：3.141593
char 变量 c 的值：A
字符串 str 的值：Hello
指针 p 指向的地址：0x7ffd12345678

各变量所占字节数：
short 占 2 字节
int 占 4 字节
long 占 8 字节
long long 占 8 字节
unsigned int 占 4 字节
float 占 4 字节
double 占 8 字节
char 占 1 字节
字符串 str 占 6 字节
指针 p 占 8 字节

注意：sizeof 返回的是 size_t 类型，因此使用 %zu 作为占位符输出。字符串 str 占 6 字节，是因为它包含 5 个字符加上末尾的字符串结束符 \0。指针的大小取决于系统位数，在 64 位系统上为 8 字节，在 32 位系统上为 4 字节。

2.输入圆的半径，计算并输出圆的周长和面积

输入值并以这个值进行运算，这时候我们需要用到scanf。输出周长和面积则需要我们printf和数学公式

结果为：

3.输入一个三位数，将其百位十位个位分别输出

这时候我们有两种思路。

第一种，用数字运算，采用取余整除的方式：

第二种，用数组的方式，我们可以将输入的三位数看作是一个数组，然后读取即可

可能有人会问了，我们为什么要减去这个'0'呢？

我们先记住：'0' 是字符0，不是数字0。计算机内存里所有字符存的都是ASCII码。

字符'0'的ASCII码是 48

字符'1'的ASCII码是 49

字符'2'的ASCII码是 50

......

字符'9'的ASCII码是 57

当我们用%s读取输入123到字符数组里：

num0里面存的并不是整数1，而是字符'1'，它对应的ASCII码是49。

如果你直接printf("%d", num0)，输出的会是49，而不是我们想要的1。

'1' - '0' 等价于 49 - 48 = 1

用字符减去'0'，本质就是用ASCII码相减，把数字字符转换成真正的整型数字。

下面是不写减去'0'的代码结果：

总结

这篇文章讲解了 C 语言标准输入输出库 <stdio.h> 的基础知识，核心内容可总结为三部分：

一、占位符：用于 printf/scanf 等格式化函数，标记数据位置与类型。文中给出了完整对照表，覆盖 int（%d）、long（%ld）、float（%f）、double（%lf）、char（%c）、字符串（%s）、指针（%p）等常用类型，并说明 C++ 沿用 C 风格时规则一致。

二、转义符：以反斜杠 \ 开头，用于表示无法直接输入的字符或转义特殊符号。表格列出了 \n（换行）、\t（制表符）、\（反斜杠）、"（双引号）、\0（字符串结束符）等常用转义符及其含义。

三、头文件 <stdio.h> 的四个核心函数：

printf：格式化输出，支持占位符与变量一一对应，附有完整代码示例；

scanf：从键盘读取输入，但无法读取含空格的字符串；

fgets：可读取包含空格的整行字符串，更适合处理带空格的输入；

fputs：向输出流原样写入字符串，不解析占位符、不自动换行，适合输出纯文本或写文件。