使用scanf读取从键盘输入的数据
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2023-03-14
程序是人机交互的媒介,有输出必然也有输入,第三章我们讲解了如何将数据输出到显示器上,本章我们开始讲解如何从键盘输入数据。在C语言中,有多个函数可以从键盘获得用户输入:
scanf() 是最灵活、最复杂、最常用的输入函数,但它不能完全取代其他函数,大家都要有所了解。
本节我们只讲解 scanf(),其它的输入函数将在下节讲解。
我们先来看一个例子:
12↙
60↙
a+b=72
10 23↙
c*d=230
第 8 行代码中,scanf() 有两个以空格分隔的
其实 scanf 和 printf 非常相似,只是功能相反罢了:
数据是以二进制的形式保存在内存中的,字节(Byte)是最小的可操作单位。为了便于管理,我们给每个字节分配了一个编号,使用该字节时,只要知道编号就可以,就像每个学生都有学号,老师会随机抽取学号来让学生回答问题。字节的编号是有顺序的,从 0 开始,接下来是 1、2、3……
下图是 4G 内存中每个字节的编号(以十六进制表示):
这个编号,就叫做 地址(Address)。
我们不妨将变量的地址输出看一下:
&a=0x18ff48, &b=0x18ff44, &c=0x18ff40
图:a、b、c 的内存地址
第一个 scanf() 的格式控制字符串为
第三个 scanf() 的控制字符串为
第四个 scanf() 要求整数之间以
用户每次按下回车键,程序就会认为完成了一次输入操作,scanf() 开始读取用户输入的内容,并根据格式控制字符串从中提取有效数据,只要用户输入的内容和格式控制字符串匹配,就能够正确提取。
本质上讲,用户输入的内容都是字符串,scanf() 完成的是从字符串中提取有效数据的过程。
如果我们多输入一个整数,会怎样呢?
如果我们少输入一个整数,又会怎样呢?
从本质上讲,我们从键盘输入的数据并没有直接交给 scanf(),而是放入了缓冲区中,直到我们按下回车键,scanf() 才到缓冲区中读取数据。如果缓冲区中的数据符合 scanf() 的要求,那么就读取结束;如果不符合要求,那么就继续等待用户输入,或者干脆读取失败。
注意,如果缓冲区中的数据不符合 scanf() 的要求,要么继续等待用户输入,要么就干脆读取失败,上面我们演示了“继续等待用户输入”的情形,下面我们对代码稍作修改,演示“读取失败”的情形。
这说明 scanf() 不会跳过不符合要求的数据,遇到不符合要求的数据会读取失败,而不是再继续等待用户输入。
总而言之,正是由于缓冲区的存在,才使得我们能够多输入一些数据,或者一次性输入所有数据,这可以认为是缓冲区的一点优势。然而,缓冲区也带来了一定的负面影响,甚至会导致很奇怪的行为,请看下面的代码:
如果我们换一种输入方式呢?
肯定有好奇的小伙伴又问了,如果
要想破解 scanf() 输入的问题,一定要学习缓冲区,它能使你对输入输出的认识上升到一个更高的层次,以后不管遇到什么疑难杂症,都能迎刃而解。可以说,输入输出的“命门”就在于缓冲区。
另外,对于第一种形式的字符串,在
读者还要注意第 11 行代码,这行代码用来输入字符串。上面我们说过,scanf() 读取数据时需要的是数据的地址,整数、小数、单个字符都要加
关于字符串,后续章节我们还会专门讲解,这里只要求大家会模仿,不要彻底理解,也没法彻底理解。
最后需要注意的一点是,scanf() 读取字符串时以空格为分隔,遇到空格就认为当前字符串结束了,所以无法读取含有空格的字符串,请看下面的例子:
或许第二个 scanf() 更能说明问题,我们输入了两个网址,但是 scanf() 只读取了一个,就是因为这两个网址以空格为分隔,scanf() 遇到空格就认为字符串结束了,不再继续读取了。
- scanf():和 printf() 类似,scanf() 可以输入多种类型的数据。
- getchar()、getche()、getch():这三个函数都用于输入单个字符。
- gets():获取一行数据,并作为字符串处理。
scanf() 是最灵活、最复杂、最常用的输入函数,但它不能完全取代其他函数,大家都要有所了解。
本节我们只讲解 scanf(),其它的输入函数将在下节讲解。
scanf()函数
scanf 是 scan format 的缩写,意思是格式化扫描,也就是从键盘获得用户输入,和 printf 的功能正好相反。我们先来看一个例子:
#include <stdio.h> int main() { int a = 0, b = 0, c = 0, d = 0; scanf("%d", &a); //输入整数并赋值给变量a scanf("%d", &b); //输入整数并赋值给变量b printf("a+b=%d\n", a+b); //计算a+b的值并输出 scanf("%d %d", &c, &d); //输入两个整数并分别赋值给c、d printf("c*d=%d\n", c*d); //计算c*d的值并输出 return 0; }运行结果:
12↙
60↙
a+b=72
10 23↙
c*d=230
↙
表示按下回车键。
从键盘输入12,按下回车键,scanf() 就会读取输入数据并赋值给变量 a;本次输入结束,接着执行下一个 scanf() 函数,再从键盘输入 60,按下回车键,就会将 60 赋值给变量 b,都是同样的道理。
第 8 行代码中,scanf() 有两个以空格分隔的
%d
,后面还跟着两个变量,这要求我们一次性输入两个整数,并分别赋值给 c 和 d。注意
"%d %d"
之间是有空格的,所以输入数据时也要有空格。
对于 scanf(),输入数据的格式要和控制字符串的格式保持一致。
其实 scanf 和 printf 非常相似,只是功能相反罢了:
scanf("%d %d", &a, &b); // 获取用户输入的两个整数,分别赋值给变量 a 和 b printf("%d %d", a, b); // 将变量 a 和 b 的值在显示器上输出它们都有格式控制字符串,都有变量列表。不同的是,scanf 的变量前要带一个
&
符号。
&
称为
取地址符,也就是获取变量在内存中的地址。
数据是以二进制的形式保存在内存中的,字节(Byte)是最小的可操作单位。为了便于管理,我们给每个字节分配了一个编号,使用该字节时,只要知道编号就可以,就像每个学生都有学号,老师会随机抽取学号来让学生回答问题。字节的编号是有顺序的,从 0 开始,接下来是 1、2、3……
下图是 4G 内存中每个字节的编号(以十六进制表示):
这个编号,就叫做 地址(Address)。
int a;
会在内存中分配四个字节的空间,我们将第一个字节的地址称为变量 a 的地址,也就是
&a
的值。对于前面讲到的整数、浮点数、字符,都要使用 & 获取它们的地址,scanf 会根据地址把读取到的数据写入内存。
我们不妨将变量的地址输出看一下:
#include <stdio.h> int main() { int a='F'; int b=12; int c=452; printf("&a=%p, &b=%p, &c=%p\n", &a, &b, &c); return 0; }输出结果:
&a=0x18ff48, &b=0x18ff44, &c=0x18ff40
%p
是一个新的格式控制符,它表示以十六进制的形式(带小写的前缀)输出数据的地址。如果写作
%P
,那么十六进制的前缀也将变成大写形式。
图:a、b、c 的内存地址
注意:这里看到的地址都是假的,是虚拟地址,并不等于数据在物理内存中的地址。虚拟地址是现代计算机因内存管理的需要才提出的概念。再来看一个 scanf 的例子:
#include <stdio.h> int main() { int a, b, c; scanf("%d %d", &a, &b); printf("a+b=%d\n", a+b); scanf("%d %d", &a, &b); printf("a+b=%d\n", a+b); scanf("%d, %d, %d", &a, &b, &c); printf("a+b+c=%d\n", a+b+c); scanf("%d is bigger than %d", &a, &b); printf("a-b=%d\n", a-b); return 0; }运行结果:
10 20↙ a+b=30 100 200↙ a+b=300 56,45,78↙ a+b+c=179 25 is bigger than 11↙ a-b=14
第一个 scanf() 的格式控制字符串为
"%d %d"
,中间有一个空格,而我们却输入了
10 20
,中间有多个空格。第二个 scanf() 的格式控制字符串为
"%d %d"
,中间有多个空格,而我们却输入了
100 200
,中间只有一个空格。这说明 scanf() 对输入数据之间的空格的处理比较宽松,并不要求空格数严格对应,多几个少几个无所谓,只要有空格就行。
第三个 scanf() 的控制字符串为
"%d, %d, %d"
,中间以逗号分隔,所以输入的整数也要以逗号分隔。
第四个 scanf() 要求整数之间以
is bigger than
分隔。
用户每次按下回车键,程序就会认为完成了一次输入操作,scanf() 开始读取用户输入的内容,并根据格式控制字符串从中提取有效数据,只要用户输入的内容和格式控制字符串匹配,就能够正确提取。
本质上讲,用户输入的内容都是字符串,scanf() 完成的是从字符串中提取有效数据的过程。
连续输入
在本节第一段示例代码中,我们一个一个地输入变量 a、b、c、d 的值,每输入一个值就按一次回车键。现在我们改变输入方式,将四个变量的值一次性输入,如下所示: 12 60 10 23↙
a+b=72
c*d=230
如果我们多输入一个整数,会怎样呢?
12 60 10 23 99↙
a+b=72
c*d=230
如果我们少输入一个整数,又会怎样呢?
12 60 10↙
a+b=72
23↙
c*d=230
从本质上讲,我们从键盘输入的数据并没有直接交给 scanf(),而是放入了缓冲区中,直到我们按下回车键,scanf() 才到缓冲区中读取数据。如果缓冲区中的数据符合 scanf() 的要求,那么就读取结束;如果不符合要求,那么就继续等待用户输入,或者干脆读取失败。
注意,如果缓冲区中的数据不符合 scanf() 的要求,要么继续等待用户输入,要么就干脆读取失败,上面我们演示了“继续等待用户输入”的情形,下面我们对代码稍作修改,演示“读取失败”的情形。
#include <stdio.h> int main() { int a = 1, b = 2, c = 3, d = 4; //修改处:给变量赋予不同的初始值 scanf("%d", &a); scanf("%d", &b); printf("a=%d, b=%d\n", a, b); scanf("%d %d", &c, &d); printf("c=%d, d=%d\n", c, d); return 0; }运行结果:
12 60 a10↙
a=12, b=60
c=3, d=4
这说明 scanf() 不会跳过不符合要求的数据,遇到不符合要求的数据会读取失败,而不是再继续等待用户输入。
总而言之,正是由于缓冲区的存在,才使得我们能够多输入一些数据,或者一次性输入所有数据,这可以认为是缓冲区的一点优势。然而,缓冲区也带来了一定的负面影响,甚至会导致很奇怪的行为,请看下面的代码:
#include <stdio.h> int main() { int a = 1, b = 2; scanf("a=%d", &a); scanf("b=%d", &b); printf("a=%d, b=%d\n", a, b); return 0; }输入示例:
a=99↙
a=99, b=2
a=99
,按下回车键,程序竟然运行结束了,只有第一个 scanf() 成功读取了数据,第二个 scanf() 仿佛没有执行一样,根本没有给用户任何机会去输入数据。
如果我们换一种输入方式呢?
a=99b=200↙
a=99, b=200
a=99b=200
中间是没有任何空格的。
肯定有好奇的小伙伴又问了,如果
a=99b=200
两个数据之间有空格又会怎么样呢?我们不妨亲试一下:
a=99 b=200↙
a=99, b=2
要想破解 scanf() 输入的问题,一定要学习缓冲区,它能使你对输入输出的认识上升到一个更高的层次,以后不管遇到什么疑难杂症,都能迎刃而解。可以说,输入输出的“命门”就在于缓冲区。
输入其它数据
除了输入整数,scanf() 还可以输入单个字符、字符串、小数等,请看下面的演示:#include <stdio.h> int main() { char letter; int age; char url[30]; float price; scanf("%c", &letter); scanf("%d", &age); scanf("%s", url); //可以加&也可以不加& scanf("%f", &price); printf("26个英文字母的最后一个是 %c。\n", letter); printf("小牛知识库已经成立%d年了,网址是 %s,开通VIP会员的价格是%g。\n", age, url, price); return 0; }运行示例:
z↙
3↙
https://www.xnip.cn↙
98↙
26个英文字母的最后一个是 z。
小牛知识库已经成立3年了,网址是 https://www.xnip.cn,开通VIP会员的价格是98。
char str1[] = "https://www.xnip.cn";
char *str2 = "小牛知识库";
另外,对于第一种形式的字符串,在
[ ]
里面要指明字符串的最大长度,如果不指明,也可以根据
=
后面的字符串来自动推算,此处,就是根据
"https://www.xnip.cn"
的长度来推算的。但是在前一个例子中,开始我们只是定义了一个字符串,并没有立即给它赋值,所以没法自动推算,只能手动指明最大长度,这也就是为什么一定要写作
char url[30]
,而不能写作
char url[]
的原因。
读者还要注意第 11 行代码,这行代码用来输入字符串。上面我们说过,scanf() 读取数据时需要的是数据的地址,整数、小数、单个字符都要加
&
取地址符,这很容易理解;但是对于此处的 url 字符串,我们并没有加 &,这是因为,字符串的名字会自动转换为字符串的地址,所以不用再多此一举加 & 了。当然,你也可以加上,这样虽然不会导致错误,但是编译器会产生警告。
关于字符串,后续章节我们还会专门讲解,这里只要求大家会模仿,不要彻底理解,也没法彻底理解。
最后需要注意的一点是,scanf() 读取字符串时以空格为分隔,遇到空格就认为当前字符串结束了,所以无法读取含有空格的字符串,请看下面的例子:
#include <stdio.h> int main() { char author[30], lang[30], url[30]; scanf("%s %s", author, lang); printf("author:%s \nlang: %s\n", author, lang); scanf("%s", url); printf("url: %s\n", url); return 0; }对于第一个 scanf(),它将空格前边的字符串赋值给 author,将空格后边的字符串赋值给 lang;很显然,第一个字符串遇到空格就结束了,第二个字符串到了本行的末尾结束了。
或许第二个 scanf() 更能说明问题,我们输入了两个网址,但是 scanf() 只读取了一个,就是因为这两个网址以空格为分隔,scanf() 遇到空格就认为字符串结束了,不再继续读取了。
scanf() 格式控制符汇总
格式控制符 | 说明 |
---|---|
%c | 读取一个单一的字符 |
%hd、%d、%ld | 读取一个十进制整数,并分别赋值给 short、int、long 类型 |
%ho、%o、%lo | 读取一个八进制整数(可带前缀也可不带),并分别赋值给 short、int、long 类型 |
%hx、%x、%lx | 读取一个十六进制整数(可带前缀也可不带),并分别赋值给 short、int、long 类型 |
%hu、%u、%lu | 读取一个无符号整数,并分别赋值给 unsigned short、unsigned int、unsigned long 类型 |
%f、%lf | 读取一个十进制形式的小数,并分别赋值给 float、double 类型 |
%e、%le | 读取一个指数形式的小数,并分别赋值给 float、double 类型 |
%g、%lg | 既可以读取一个十进制形式的小数,也可以读取一个指数形式的小数,并分别赋值给 float、double 类型 |
%s | 读取一个字符串(以空白符为结束) |