嵌入式磨刀之C语言基础----输入输出流、缓冲区

嵌入式学习——C语言基础

三、输入输出流、缓冲区

---

---

前言

C语言中我们用到的最频繁的输入输出方式就是scanf()与printf()。

scanf()： 从标准输入设备(键盘)读取数据，并将值存放在变量中。
printf()： 将指定的文字/字符串输出到标准输出设备(屏幕)。
注意宽度输出和精度输出控制， C语言借助了相应的缓冲区来进行输入与输出。

---

一、什么是流？

流是一组有顺序的，有起点和终点的字节集合，是对数据传输的总称。

流的本质是数据传输，从外部输入设备向计算机内存输入，和从计算机内存向外部输输出设备传输的过程。

这其中按照数据的流向分为输入和输出流：
输入流：将数据读取到程序（内存）中。
输出流：将数据从内存输出到外部设备。
按照传输数据大小还可分为字符流和字节流。

二、浅谈输入输出缓冲区

1.那先聊聊为什么引入缓冲区：

计算机处理数据的速度是飞快的，而输入和输出设备跟cpu处理数据的速度不在一个量级，若没有缓冲区，就会出现cpu长时间等待的问题，白白浪费cpu性能。 引入缓冲区后，将输入的数据先放入缓冲区，待输入完成后再由cpu去读，既降低了读写次数，又提高了计算机运行速度。输出同样道理。
结合缓存区谈输入函数
从本质上讲，我们从键盘输入的数据并没有直接交给 scanf()，而是暂时保存到缓冲区中，直到我们按下回车键，scanf() 才从缓冲区中读取数据，赋值给变量。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。scanf() 匹配到想要的数据后，会将匹配到的数据从缓冲区中删除，而没有匹配到的数据仍然会留在缓冲区中。输出亦然。如下图：

1. 缓冲区分为三种类型：全缓冲、行缓冲和不带缓冲。

全缓冲：当填满缓冲区后才进行实际I/O操作。全缓冲的典型代表是对磁盘文件的读写。

行缓冲：当在输入和输出中遇到换行符时，执行真正的I/O操作。这时，我们输入的字符先存放在缓冲区，等按下回车键换行时才进行实际的I/O操作。典型代表是标准输入(stdin)和标准输出(stdout)。

不带缓冲：也就是不进行缓冲，标准错误文件 stderr 是典型代表，这使得出错信息可以直接尽快地显示出来。

2. 缓冲区大小
   如果没有自行设置缓冲区的话，系统会默认为标准输入输出设置一个缓冲区，这个缓冲区的大小通常是512个字节的大小。

缓冲区大小由 stdio.h 头文件中的宏 BUFSIZ 定义，如果希望查看它的大小，包含头文件，直接输出它的值即可： printf("%d", BUFSIZ);

3. 缓冲区的刷新（清空）

下列情况会引发缓冲区的刷新：

• 缓冲区满时；
• 行缓冲区遇到回车时；
• 关闭文件；

使用特定函数刷新缓冲区。
多个 scanf() 之间要注意清空缓冲区。

清空缓冲区主要有两种思路：一是将缓冲区中的数据丢弃，二是将缓冲区中的数据读取出来，但是却不使用。

建议使用scanf("%*[^\n]%*c");

2.c预言的输入输出

1. 输入函数
   scanf（）
   可以读取多种类型数据。

    scanf("格式控制字符"，变量地址);

注意： 格式控制字符：用于控制输入数据格式，必须以引号引导，内容由一个或多个格式控制字符组成（%d、%c…）,也可含有普通字符（“数据=%d”），普通字符必须在对应位置输入。但对空格字符要求较为宽松。
变量地址：用于存放数据的地址，scanf会把输入写入，有多个地址时，需用逗号隔开。
scanf（）结合通配符，实现输入的筛选。

scanf("%[^\n]d",str);//可获取带空格字符串
scanf("%[a-zA-Z]c",str);//获取纯字母

2.输出函数
printf（）
可以输出各种类型数据。

printf("格式控制字符串"，参数);

注意：格式控制字符串：必须以引号引导，内容由一个或多个格式控制字符组合而成，也可以含普通字符，普通字符按原样在对应位置输出，也可以含转义字符。
参数：输出多个参数时，用逗号隔开哦。
printf（）加上标志字符实现满足需求的输出

printf();
/*
        - : 表示左对齐。如果没有，就按照默认的对齐方式，默认一般为右对齐
        + : 用于整数或者小数，表示输出符号（正负号）。如果没有，那么只有负数才会输出符号
        空格 : 用于整数或者小数，输出值为正时冠以空格，为负时冠以负号
        # : 用于八进制和十六进制整数时，表示在输出时添加前缀; 用于小数时，表示强迫输出小数点
*/

三、浅谈getchar（）

---

先来看一下 getchar() ，其原型为： int getchar(void);
程序调用getchar()函数时，程序就等着用户按键，并等用户按下回车键返回。期间按下的字符存放在缓冲区，第一个字符作为函数返回值。继续调用getchar()函数，将不再等用户按键，而是返回您刚才输入的第2个字符；继续调用，返回第3个字符，直到缓冲区中的字符读完后，才等待用户按键。
getchar()函数的执行就是采用了行缓冲。第一次调用getchar()函数，会让程序使用者（用户）输入一行字符并直至按下回车键 函数才返回。此时用户输入的字符和回车符都存放在行缓冲区。再次调用getchar()函数，会逐步输出行缓冲区的内容。
看例子：

运行结果

稍稍改动：

运行结果：

当缓冲区中有数据时，不在等待用户输入。

总结

以上就是今天要讲的内容，输入输出流以及缓冲区浅薄的理解。