【C语法学习】10 - scanf()函数

0 前言

scanf()函数虽然使用起来较为灵活，但是其读取机制还是有点复杂。

1 函数原型

scanf()：从标准输入流stdin读取格式化输入，函数原型如下：

int scanf(const char *format, ...);

2 参数

scanf()函数的参数分为两类：

1. format ：格式字符串；
2. … ：参数列表。

2.1 格式字符串

在scanf()函数中：

1. 格式字符串是必不可少的；
2. 格式字符串由字面文本量、转义序列和转换说明三部分组成。

2.1.1 转换说明

1. 格式字符串中的转换说明和参数列表在数量、顺序和类型上要完全匹配；
2. 格式字符串中只包含转换说明即可，强烈建议不要包括字符串字面量和转义序列，但多个转换说明之间可以用空格隔开，便于阅读；
3. 如果想从键盘获取字符，建议用getchar()函数替代%c；
4. 如果想从键盘获取字符串，建议用gets()函数替代%s；%s会读取的字符串末尾加上空字符’\0’，作为字符串结束符；
5. 与printf()函数不同，在scanf()函数中，%f对应float类型变量，%lf对应double类型变量。

2.2 参数列表

在scanf()函数中：

1. 参数列表是必不可少的；
2. 参数列表中参数的数量是可变的，但至少应包含一个参数；
3. 参数列表中参数的类型是指针类型（&变量名）。

3 返回值

scanf()函数的返回值类型为int型：

1. 读取成功，返回成功读取的项数；
2. 读取失败，返回EOF。

C语言标准描述如下：

1. Both scanf and wscanf return the number of fields successfully converted and assigned; the return value does not include fields that were read but not assigned. A return value of 0 indicates that no fields were assigned. 
2. The return value is EOF for an error or if the end-of-file character or the end-of-string character is encountered in the first attempt to read a character.

4 读取机制

4.1 基本概念

1. 键盘输入：从键盘输入的都是文本，因为键盘只能生成文本字符：字母、数字和标点符号；
2. 空白字符：空格、制表符和换行符。

4.2 转换说明

转换说明不同，有效字符也不同：

1. %d转换说明要求scanf()函数能识别十进制数0-9和正负号±；
2. %x转换说明要求scanf()函数能识别十六进制数a-f和A-F；
3. %f转换说明要求scanf()函数能识别小数点、e计数法和p计数法等；
4. %s转换说明要求scanf()函数能识别除空白字符外的所有字符。

4.3 读取过程

scanf()函数读取标准输入流stdin过程如下：

1. 在遇到第一个非空白字符前，所有的空白字符被读出且被丢弃；
2. 从遇到第一个非空白字符始，直至
   （1）遇到无效字符：在遇到的第一个无效字符处停止读取，并将无效字符退回至标准输入流stdin中；
   （2）遇到空白字符：在遇到的第一个空白字符处停止读取，并将空白字符退回至标准输入流stdin中；
   （3）达到指定字段宽度：如果使用字段宽度修饰符，在有效字符数达到指定字段宽度处停止读取；
3. 读取结束后对已读取的有效字符按照转换说明进行转换，然后储存在指定变量中。

特别说明：使用scanf()函数之后一定要清空标准输入流stdin。

4.4 读取示例

以scanf(“%d”, &num)为例：

1. scanf()函数从标准输入流stdin中读取字符，跳过前面所有的空白字符，从第一个非空白字符开始，直至
   （1）遇到无效字符，将无效字符退回至标准输入流stdin中，读取结束；
   （2）遇到空白字符，将空白字符退回至标准输入流stdin中，读取结束；
   （3）达到指定字段宽度，读取结束；
2. 将已读取的有效字符按照转换说明要求进行转换，并储存在指定的变量num中；

问题：如果第一次读到的非空白字符是无效字符（如字母a），会发生什么情况呢？

解答：如上所述，如果读到字母a，则立即停止读取，并将字母a退回stdin中，那么本次读取就未读到任何有效的字符，也就是说本次读取是失败的，不会有任何值储存在变量num中，scanf()函数的返回值为0。

4.5 多参数

参数列表中的多个参数对应格式字符串中的多个转换说明：

1. 用空白字符将键盘输入分成多个字段；
2. 字段间可以有多个空白字符，多个空白字符集中在一行或分散在多行；
3. 多个字段与多个转换说明；
4. 唯一例外的是%c转换说明：根据%c，scanf()函数会读取每个字符，包括空白字符。

6 示例

6.1 示例1

scanf()函数读取过程中的丢弃和回退，代码如下所示：

int main ()
{//定义变量int a;char str[80] = {0};//给变量a赋值，输入2个空格+12a+2个空格+Enterscanf("%d", &a);//打印变量a的值printf("a=%d\n", a);//用gets清空stdingets(str);//打印str的内容和长度printf("str = %s, len = %d\n", str, strlen(str));return 0;
}

代码执行结果如下图所示：

代码及运行结果分析：
第一阶段：

1. 标准输入流中有字符：2个空格+字符12a+2个空格+回车符共8个字符；
2. scanf()函数读取前两个空格并丢弃；
3. scanf()函数读取字符1和2，转换为数值12后储存在变量a中；
4. scanf()函数读取字符a，发现a是无效字符，将a回退至标准输入流stdin中；
5. 至此scanf()函数从标准输入流stdin中读取完毕；

第二阶段：
6. gets()函数继续从标准输入流stdin中读取字符串；
7. 因标准输入流stdin中仍残留有scanf()函数未读完的字符，故无需用户再次从键盘键入字符；
8. gets()函数会读空标准输入流stdin中的所有字符，直至遇到回车符’\n’；

第三阶段：
9. printf()函数打印a和str的内容，并统计str的长度；a=12符合预期；str长度为3符合预期，即字符’a’+2个空格。

6.2 示例2

scanf()函数返回值，代码如下所示：

void clear_stdin(void)
{while (getchar() != '\n');
}int main()
{//变量定义int a = 0, b = 0, c = 0;int num = 0;//第1次输入puts("输入11 22 33 : ");num = scanf("%d%d%d", &a, &b, &c);clear_stdin();printf("a=%d, b=%d, c=%d, num=%d\n\n", a, b, c, num);//第2次输入puts("输入44 55 a6 : ");num = scanf("%d%d%d", &a, &b, &c);clear_stdin();printf("a=%d, b=%d, c=%d, num=%d\n\n", a, b, c, num);//第3次输入puts("输入77 a8 99 : ");num = scanf("%d%d%d", &a, &b, &c);clear_stdin();printf("a=%d, b=%d, c=%d, num=%d\n\n", a, b, c, num);//第4次输入puts("输入a0 11 22 : ");num = scanf("%d%d%d", &a, &b, &c);clear_stdin();printf("a=%d, b=%d, c=%d, num=%d\n\n", a, b, c, num);return 0;
}

代码执行结果如下图所示：

代码及运行结果分析：

1. scanf()函数在%d转换说明下，希望从标准输入流stdin中读取数字字符0-9和正负符号(±)，当读取到非数字字符’a’时，将’a’退回至标准输入流stdin中，并停止读取；理论分析和num的实际打印结果相符合。

6.3 示例3

scanf()函数读取字符%c，代码如下所示：

void clear_stdin(void)
{while (getchar() != '\n');
}int main()
{//变量定义char c1 = 0, c2 = 0, c3 = 0;//第1次输入puts("输入字符abc，中间不加空格 : ");scanf("%c%c%c", &c1, &c2, &c3);clear_stdin();printf("c1=%c, c2=%c, c3=%c\n\n", c1, c2, c3);//第2次输入puts("输入字符a b c，中间加空格 : ");scanf("%c%c%c", &c1, &c2, &c3);clear_stdin();printf("c1=%c, c2=%c, c3=%c\n", c1, c2, c3);return 0;
}

代码执行结果如下图所示：

代码及运行结果分析：

1. scanf()函数在%c转换说明下会读取键盘键入的每一个字符，包括空白字符。

6.4 示例4

scanf()函数读取字符串%s，代码如下所示：

void clear_stdin(void)
{while (getchar() != '\n');
}int main()
{//变量定义char str[80] = { 0 };//puts("输入hello world");scanf("%s", str);clear_stdin();puts(str);return 0;
}

代码执行结果如下图所示：

代码及运行结果分析：

1. scanf()函数在读取字符的时候，如果遇到空白字符，则停止读取，所以%s只能读取单词，不能读取句子。