C Primer Plus 第6版 中文版（02）

第4章 字符串和格式化输入/输出

printf : print format, 格式化打印的意思。

#include <stdio.h>
#include <string.h> // 提供strlen()函数的原型
# define DENSITY 1000 //人体密度 1000kg/立方米

int main(void) {
    char name[50]; // 可以容纳50个字符的数组
    printf("你的名字？\n");
    scanf("%s", name); // 默认使用 ASCII编码

    float weight, volume;
    printf("%s,你的体重是多少公斤？\n", name);
    scanf("%f", &weight);
    volume = weight / DENSITY;

    int size, letters;
    size = sizeof(name);
    letters = strlen(name);

    printf("%s,你的体积是%.2f 立方米\n", name, volume);
    printf("你的名字在计算存储中对应%d个字符存储空间，我们至少需要用%d个字节存储你的名字", letters, size);

    return 0;
}

/*
你的名字？
Zhang San
Zhang,你的体重是多少公斤？
Zhang,你的体积是0.00 立方米
你的名字在计算存储中对应5个字符存储空间，我们至少需要用50个字节存储你的名字
*/

存在的问题：

• clion中，命令行运行测试默认不能输入中文，解决方式：run，Modify Run Configuration，选中 Emulate terminal in the output console
• scanf默认遇到空格会结束输入，解决方式：scanf("%[^\n]",....
  • scanf函数中，[用来扫描特定的字符集。如果它以^开头，表示扫描除了字符集以外的所有字符。

#include <stdio.h>
#include <string.h> // 提供strlen()函数的原型
# define DENSITY 1000 //人体密度 1000kg/立方米

int main(void) {
    char name[50]; // 可以容纳50个字符的数组
    printf("你的名字？\n");
    scanf("%[^\n]", name); // 接受非 \n 输入

    float weight, volume;
    printf("%s,你的体重是多少公斤？\n", name);
    scanf("%f", &weight);
    volume = weight / DENSITY;

    int size, letters;
    size = sizeof(name);
    letters = strlen(name);

    printf("%s,你的体积是%.4f 立方米\n", name, volume);
    printf("你的名字在计算存储中对应%d个字符存储空间，我们用%d个字节存储你的名字", letters, size);

    return 0;
}

/*
你的名字？
Zhang San
Zhang San,你的体重是多少公斤？
77.777
Zhang San,你的体积是0.0778 立方米
你的名字在计算存储中对应9个字符存储空间，我们用50个字节存储你的名字
*/

程序说明：

• 用数组(array)储存字符串(characterstring)。在该程序中，用户输入的名被储存在数组中，该数组占用内存中50个连续的字节，每个字节储存一个字符值。
• 使用%s 转换说明来处理字符串的输入和输出。注意,在 scanf()中,name 没有&前缀,而 weight有( &weight和name都是地址)。
• 用C预处理器把字符常量DENSITY定义为1000。
• 用C函数strlen()获取字符串的长度。

使用中文名字的结果：

#include <stdio.h>
#include <string.h> // 提供strlen()函数的原型
# define DENSITY 1000 //人体密度 1000kg/立方米

int main(void) {
    char name[50]; // 可以容纳50个字符的数组
    printf("你的名字？\n");
    scanf("%[^\n]", name); // 接受非 \n 输入

    float weight, volume;
    printf("%s,你的体重是多少公斤？\n", name);
    scanf("%f", &weight);
    volume = weight / DENSITY;

    int size, letters;
    size = sizeof(name);
    letters = strlen(name);

    printf("%s,你的体积是%.4f 立方米\n", name, volume);
    printf("你的名字在计算存储中对应%d个字符存储空间，我们用%d个字节存储你的名字", letters, size);

    return 0;
}

/*
你的名字？
张三
张三,你的体重是多少公斤？
75
张三,你的体积是0.0750 立方米
你的名字在计算存储中对应4个字符存储空间，我们用50个字节存储你的名字
*/

字符串

• 字符串是一个或多个字符的序列，用双引号标识。

• C语言将字符串存储在char数组中，用空字符 \0 标识字符串的结束，因此char数组的大小至少比要存储的字符数多1，预留一个给空字符

• scanf会处理添加空字符到字符串结尾

常量和C预处理器

符号常量的定义，注其中并没有=符号，其通用格式如下:

#define NAME value

const 关键字： 用于限定变量只读， 比 #define 更灵活

limits.h 中的一些常量

#include <stdio.h>
#include <limits.h>

int main(void) {
    printf("CHAR_BIT,char 类型的位数:%d\n",CHAR_BIT);
    printf("CHAR_MAX,char类型的最大值:%d\n",CHAR_MAX);
    printf("CHAR_MIN,char类型的最小值:%d\n",CHAR_MIN);
    printf("SCHAR_MAX,signed char类型的最大值:%d\n",SCHAR_MAX);
    printf("SCHAR_MIN,signed char类型的最小值:%d\n",SCHAR_MIN);
    printf("UCHAR_MAX,unsigned char类型的最大值:%d\n",UCHAR_MAX);
    printf("SHRT_MAX,short类型的最大值:%d\n",SHRT_MAX);
    printf("SHRT_MIN,short类型的最小值:%d\n",SHRT_MIN);
    printf("USHRT_MAX,unsiqned short类型的最大值:%d\n",USHRT_MAX);
    printf("INT_MAX,int 类型的最大值:%d\n",INT_MAX);
    printf("INT_MIN,int类型的最小值:%d\n",INT_MIN);
    printf("UINT_MAX,unsigned int的最大值:%llu\n",UINT_MAX);
    printf("LONG_MAX,long 类型的最大值:%d\n",LONG_MAX);
    printf("LONG_MIN,long 类型的最小值:%d\n",LONG_MIN);
    printf("ULONG_MAX,unsigned long 类型的最大值:%llu\n",ULONG_MAX);
    printf("LLONG_MAX,long long 类型的最大值:%lld\n",LLONG_MAX);
    printf("LLONG_MIN,long long 类型的最小值:%lld\n",LLONG_MIN);
    printf("ULLONG_MAX,unsigned long long类型的最大值:%llu\n",ULLONG_MAX);

    return 0;
}

/*
CHAR_BIT,char 类型的位数:8
CHAR_MAX,char类型的最大值:127
CHAR_MIN,char类型的最小值:-128
SCHAR_MAX,signed char类型的最大值:127
SCHAR_MIN,signed char类型的最小值:-128
UCHAR_MAX,unsigned char类型的最大值:255
SHRT_MAX,short类型的最大值:32767
SHRT_MIN,short类型的最小值:-32768
USHRT_MAX,unsiqned short类型的最大值:65535
INT_MAX,int 类型的最大值:2147483647
INT_MIN,int类型的最小值:-2147483648
UINT_MAX,unsigned int的最大值:4294967295
LONG_MAX,long 类型的最大值:2147483647
LONG_MIN,long 类型的最小值:-2147483648
ULONG_MAX,unsigned long 类型的最大值:4294967295
LLONG_MAX,long long 类型的最大值:9223372036854775807
LLONG_MIN,long long 类型的最小值:-9223372036854775808
ULLONG_MAX,unsigned long long类型的最大值:18446744073709551615
*/

float.h 中的一些常量：

#include <stdio.h>
#include <float.h>

int main(void) {
    printf("FLT_MANT_DIG,float 类型的尾数位数:%d\n", FLT_MANT_DIG);
    printf("FLT_DIG,float类型的最少有效数字位数(十进制):%d\n", FLT_DIG);
    printf("FLT_MIN_10_EXP,带全部有效数字的float类型的最小负指数(以10为底):%e\n", FLT_MIN_10_EXP);
    printf("FLT_MAX_10_EXP,float类型的最大正指数(以10为底):%e\n", FLT_MAX_10_EXP);
    printf("FLT_MIN,保留全部精度的 float类型最小正数:%e\n", FLT_MIN);
    printf("FLT_MAX,float 类型的最大正数:%e\n", FLT_MAX);
    printf("FLT_EPSILON,1.00和比1.00大的最小float 类型值之间的差值:%e\n", FLT_EPSILON);


    return 0;
}

/*
FLT_MANT_DIG,float 类型的尾数位数:24
FLT_DIG,float类型的最少有效数字位数(十进制):6
FLT_MIN_10_EXP,带全部有效数字的float类型的最小负指数(以10为底):2.121996e-314
FLT_MAX_10_EXP,float类型的最大正指数(以10为底):1.877449e-322
FLT_MIN,保留全部精度的 float类型最小正数:1.175494e-38
FLT_MAX,float 类型的最大正数:3.402823e+38
FLT_EPSILON,1.00和比1.00大的最小float 类型值之间的差值:1.192093e-07
*/

printf()

虽然 printf()是输出函数，scanf()是输入函数，但是它们的工作原理几乎相同。两个函数都使用格式字符串和参数列表。

printf()函数的格式:

printf(格式字符串，待打印项1，待打印项2....);

printf函数提供了数据转换说明，指定如何把相关的数据转换成可显示的形式。printf函数转换说明及其打印的输出结果见下表：

在%和转换字符之间插入修饰符可修饰基本的转换说明。

• 表1和表2列出可作为修饰符的合法字符如果要插入多个字符，其书写顺序应该与表1中列出的顺序相同。

表1 printf()的修饰符

表2 printf()中的标记

sizeof 与 类型可移植性

• sizeof 运算符以字节为单位返回类型或值的大小。这应该是某种形式的整数，但是标准只规定了该值是无符号整数,在不同的实现中,它可以是unsignedint、unsigned long甚至是unsigned1ong long。
• 因此，如果要用 printf()函数显示 sizeof 表达式,根据不同系统,可能使用%u、%lu或%llu。这意味着要查找你当前系统的用法，如果把程序移植到不同的系统还要进行修改。
• 鉴于此，C提供了可移植性更好的类型。
• 首先，stddef.h头文件(在包含stdio.h头文件时已包含其中)把size_t定义成系统使用 sizeof返回的类型,这被称为底层类型(underlyingtype).
• 其次,printf()使用z修饰符表示打印相应的类型。
• 同样，C还定义了ptrdiff_t类型和t修饰符来表示系统使用的两个地址差值的底层有符号整数类型.

float 参数的转换

对于浮点类型，有用于 double 和 long double 类型的转换说明，却没有 float 类型的。这是因为在K&RC中,表达式或参数中的 float 类型值会被自动转换成 double 类型。一般而言,ANSIC不会把 float 自动转换成 double。然而,为保护大量假设 float类型的参数被自动转换成 double的现有程序，printf()函数中所有float 类型的参数(对未使用显式原型的所有C函数都有效)仍自动转换成 double 类型。因此，无论是K&RC还是ANSIC，都没有显示 float 类型值专用的转换说明。

打印宽度示例：

#include <stdio.h>
#define PAGES   959  // 长度为3

int main(void) {
    printf("*%d*\n",PAGES);
    printf("*%2d*\n",PAGES); // 实际长度超过2
    printf("*%10d*\n",PAGES);// 实际长度不到10， 默认右对齐
    printf("*%-10d*\n",PAGES);// 左对齐

    return 0;
}

/*
*959*
*959*
*       959*
*959       *
*/

浮点数打印示例：

#include <stdio.h>

int main(void) {
const double PI = 3.14159265358979323846;
    printf("*%f*\n", PI);  //默认最多打印6位小数
    printf("%e*\n", PI);
    printf("*%4.2f*\n", PI);
    printf("*%3.1f*\n", PI);
/*
*3.141593*
3.141593e+00*
*3.14*
*3.1*
*/
    printf("********************************\n");
    printf("*%10.3f*\n", PI); //宽度10
    printf("*%-10.3f*\n", PI); //宽度10，左对齐
    printf("*%-10.3e*\n", PI);
    printf("*%-10.3E*\n", PI);
/*
*     3.142*
*3.142     *
*3.142e+00 *
*3.142E+00 *
*/
    printf("********************************\n");
    printf("*%+4.3f*\n", PI); //正负号
    printf("*%+4.3f*\n", -PI); //正负号
/*
*+3.142*
*-3.142*
*/
    printf("********************************\n");
    printf("*%010.3f*\n", PI);
    printf("*%010.3e*\n", PI);
/*
*000003.142*
*03.142e+00*
*/
    return 0;
}

另一个示例：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    printf("%x %X %#X\n",31,31,31); //大小写，前缀
    printf("% d\n",4); //前导空格演示，正负号对齐
    printf("% d\n",-4); //前导空格演示，正负号对齐
    printf("*%5d*%5.3d*%05d*%05.3d*\n",6,6,6,6); //
    return 0;
}
/*
1f 1F 0X1F
 4
-4
*    6*  006*00006*  006*
*/

字符串示例：

#include <stdio.h>
#define HELLO "Hello World!"

int main(void) {
    printf("%2s\n", HELLO); // 会突破2的长度限制
    printf("%20s\n", HELLO); // 默认左对齐
    printf("%20.2s\n", HELLO); // 不会突破2的长度限制
    printf("%-20.2s\n", HELLO);//左对齐
    return 0;
}
/*
Hello World!
        Hello World!
                  He
He
*/

printf中的转换说明只是把原始的二进制值转换成指定的形式显示出来，不会改变原来的值。

#include <stdio.h>
#define PAGES 336
#define WORDS 65618

int main(void) {
    short num =PAGES;
    short num2=65;
    printf("print num as short and unsigned short: %hd %hu \n",num,num);
    printf("print -num as short and unsigned short: %hd %hu \n",-num,-num); // 试图用hu无符号格式打印负数
    printf("print num as int and char: %d %c \n",num,num); // num 已经超过char的取值范围
    printf("print num2 as int and char: %d %c \n",num2,num2); // OK
    printf("print WORDS 65618 as int short,unsigned short , and char: %d %hd %hu %c \n",WORDS,WORDS,WORDS,WORDS);
    return 0;
}

/*
print num as short and unsigned short: 336 336
print -num as short and unsigned short: -336 65200
print num as int and char: 336 P
print num2 as int and char: 65 A
print WORDS 65618 as int short and char: 65618 82 82 R
*/

printf 会依次对每个变量进行转换：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    float n1 = 3;
    double n2 = 3;

    long n3 = 2000000000;
    long n4 = 1234567890;

    printf("%.1e %.1e %.1e %.1e\n", n1, n2, n3, n4); // e只处理浮点数
    // 3.0e+00 3.0e+00 9.9e-315 2.8e-312
    printf("%ld  %ld \n", n3, n4);
    // 2000000000  1234567890
    printf("%ld  %ld %ld %ld\n", n1, n2, n3, n4); 
    // 0  0 2000000000 1234567890
    return 0;
}

scanf()

• scanf()把输入的字符串转换成整数、浮点数、字符或字符串

• printf()正好与printf相反，把整数、浮点数、字符和字符串转换成显示在屏幕上的文本。

• scanf()和printf()类似，也使用格式字符串和参数列表。scanf()中的格式字符串表明字符输入流的目标数据类型。

• 两个函数主要的区别在参数列表中。printf()函数使用变量、常量和表达式,而scanf(函数使用指向变量的指针。

  • 如果用scanf()读取基本变量类型的值，在变量名前加上一个&;

  • 如果用scanf()把字符串读入字符数组中，不要使用&。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int age;
    char name[40];
    printf("请输入你的年龄和名字: \n");
    scanf("%d",&age);
    scanf("%s",name);
    printf("%s,你的年龄为 %d\n", name,age);
    return 0;
}
/*
请输入你的年龄和名字:
18
Zhang San
Zhang,你的年龄为 18
*/

如果两个变量输入放一条sanf语句中，用空格隔开

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int age;
    char name[40];
    printf("请输入你的年龄和名字: \n");
    scanf("%d %[^\n]",&age,name);
    // scanf("%s",name);
    printf("%s,你的年龄为 %d\n", name,age);
    return 0;
}
/*
请输入你的年龄和名字:
18 Zhang San
Zhang San,你的年龄为 18
*/

scanf()函数所用的转换说明与printf()函数几乎相同。主要的区别是,对于float类型和 double类型，printf()都使用%f、%e、%E、%g和%G转换说明。而 scanf()只把它们用于 float 类型，对于double 类型时要使用字母l修饰符。C99标准中常用的转换说明：

可以在上表所列的转换说明中（百分号和转换字符之间）使用修饰符。如果要使用多个修饰符，必须按下表所列的顺序书写。

如上表所示，使用转换说明比较复杂，而且这些表中还省略了一些特性。省略的主要特性是，从高度格式化源中读取选定数据，如穿孔卡或其他数据记录。因为在本书中，scanf()主要作为与程序交互的便利工具，所以这里没有讨论更复杂的特性。

从 scanf()角度看输入

• 假设 scanf()根据一个%d 转换说明读取一个整数。scanf()函数每次读取一个字符，跳过所有的空白字符，直至遇到第1个非空白字符才开始读取。因为要读取整数，所以 scanf()希望发现一个数字字符或者一个符号(+或-)。如果找到一个数字或符号，它便保存该字符，并读取下一个字符。如果下一个字符是数字，它便保存该数字并读取下一个字符。scanf()不断地读取和保存字符,直至遇到非数字字符。如果遇到一个非数字字符,它便认为读到了整数的末尾。然后,scanf()把非数字字符放回输入。这意味着程序在下一次读取输入时，首先读到的是上一次读取丢弃的非数字字符。最后，scanf()计算已读取数字(可能还有符号)相应的数值，并将计算后的值放入指定的变量中。

• 如果使用字段宽度,scanf()会在字段结尾或第1个空白字符处停止读取(满足两个条件之一便停止)。如果第1个非空白字符是A而不是数字,scanf()将停在那里,并把A放回输入中不会把值赋给指定变量。程序在下一次读取输入时，首先读到的字符是A。如果程序只使用%d转换说明，scanf()就一直无法越过A读下一个字符。

• 如果使用带多个转换说明的 scanf()，C规定在第1个出错处停止读取输入。

• 用其他数值匹配的转换说明读取输入和用%d的情况相同。区别在于scanf()会把更多字符识别成数字的一部分。例如,x转换说明要求 scanf()识别十六进制数 a~f和 A~E。浮点转换说明要求 scanf ()识别小数点、e记数法(指数记数法)和新增的p记数法(六进制指数记数法)。

• 如果使用%s转换说明，scanf()会读取除空白以外的所有字符。scanf()跳过空白开始读取第1个非空白字符，并保存非空白字符直到再次遇到空白。这意味着scanf()根据%s 转换说明读取一个单词，即不包含空白字符的字符串。如果使用字段宽度，scanf()在字段末尾或第1个空白字符处停止读取。无法利用字段宽度让只有一个%s的 scanf()读取多个单词。

• 当scanf()把字符串放进指定数组中时，它会在字符序列的末尾加上’\0’，让数组中的内容成为一个C字符串。

• 在C语言中scanf(并不是最常用的输入函数。这里重点介绍它是因为它能读取不同类型的数据。C语言还有其他的输入函数，如getchar()和fgets()。这两个函数更适合处理一些特殊情况，如读取单个字符或包含空格的字符串。

格式字符串中的普通字符

scanf()函数允许把普通字符放在格式字符串中。除空格字符外的普通字符必须与输入字符串严格匹配，例如，假设在两个转换说明中添加一个逗号:

scanf("%d,%d"，&n,&m);

scanf()函数将其解释成:用户将输入一个数字、一个逗号，然后再输入一个数字。也就是说，用户必须像下面这样进行输入两个整数:
88， 121
由于格式字符串中，%d后面紧跟逗号，所以必须在输入88后再输入一个逗号。但是，由于scanf()会跳过整数前面的空白，所以下面两种输入方式都可以:
88，121
和
88,
121

• 除了号c，其他转换说明都会自动跳过待输入值前面所有的空白。因此，scanf("%d%d"，&n，&m)与 scanf("%d %d"，&n，&m)的行为相同。

• 对于c，在格式字符串中添加一个空格字符会有所不同。例如，如果把%c 放在格式字符串中的空格前面，scanf()便会跳过空格，从第1个非空白字符开始读取。也就是说，scanf("%c"，&ch)从输入中的第1个字符开始读取，而scanf( ” %c"，&ch)则从第1个非空白字符开始读取,输入中第一个并非必须是空字符。

第一种情况：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char c_first;
    scanf(" %c", &c_first);
    printf("%c\n", c_first);
    return 0;
}
/*
a bcd
a
*/

第二种情况：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char c_first;
    scanf(" %c", &c_first);
    printf("%c\n", c_first);
    return 0;
}
/*
abc
a
*/

scanf()的返回值

scanf()函数返回成功读取的项数。如果没有读取任何项，且需要读取一个数字而用户却输入一个非数值字符串，scanf()便返回 0。当scanf()检测到“文件结尾”时，会返回EOF(EOF是stdio.h中定义的特殊值，通常用#define 指令把 EOF 定义为-1)。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int i,j,k,r;
    printf("输入三个整数:i,j,k\n ");
    r = scanf("%d,%d,%d",&i,&j,&k);
    printf("输入：%d %d %d\n",i,j,k);
    printf("scanf的返回值：%d\n",r);
    return 0;
}
/*
输入三个整数:i,j,k
2,3,4
输入：2 3 4
scanf的返回值：3
*/

printf()和scanf()的*修饰符

printf()和 scanf()都可以使用*修饰符来修改转换说明的含义。但是,它们的用法不太一样。

• printf()中如果不想预先指定字段宽度，希望通过程序来指定，那么可以用*修饰符代替字段宽度。但还是要用个参数告诉函数，字段宽度应该是多少。也就是说，如果转换说明是*d，那么参数列表中应包含*和d对应的值。这个技巧也可用于浮点值指定精度和字段宽度。
• scanf()中*的用法与此不同。把*放在和转换字符之间时，会使得scanf()跳过相应的输出项。在程序需要读取文件中特定列的内容时，这项跳过功能很有用。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int width = 10, precision = 3;
    int number = 1234;
    double pi = 3.141592653589793;

    printf("%%d:%d \n", number);
    printf("%%*d:%*d \n", width, number);
    printf("%%f:%f \n", pi);
    printf("%%*.*f:%*.*f\n", width, precision, pi);

    int i = 0, j = 0, k = 0;
    printf("请输入3个整数 i j k\n");
    scanf("%*d %*d %d",&k);
    printf("i=%d, j=%d, k=%d\n", i, j, k);

    return 0;
}

/*
%d:1234
%*d:      1234
%f:3.141593
%*.*f:     3.142
请输入3个整数 i j k
10 11 12
i=0, j=0, k=12
*/

C语言用char 类型表示单个字符，用字符串表示字符序列。字符常量是一种字符串形式，即用双引号把字符括起来:"Good luck，my friend"。可以把字符串储存在字符数组(由内存中相邻的字节组成)中。字符串，无论是表示成字符常量还是储存在字符数组中，都以一个叫做空字符\0的隐藏字符结尾。