printf scanf 缓冲区

输入输出缓冲机制

1. 概述

​ 缓冲区又称为缓存，它是内存空间的一部分。在内存空间中预留了一定的存储空间，这些存储空间用来缓冲输入或者输出的数据，这部分预留的空间叫做缓冲区。缓冲区根据其对应的是输入设备还是输出设备，分为输入缓冲区和输出缓冲区。

2. 为什么要有缓冲区

1. 减少IO设备的操作
2. 提供计算机运行速度

举个例子：从硬盘读取数据时，一次性读取的所需的数据放置在缓冲区，计算机再从缓冲区选择所需要的数据进行处理，而完成本次读取工作的硬盘便可以执行下一次读取工作，能大大提高计算机的运行速度。

3. 缓冲区的类型

• 全缓冲

  • 当填满缓冲区后，才会进行实际IO操作。比如对硬盘文件的读写。
  • 默认用于磁盘文件（如 fopen 打开的文件流）。

• 行缓冲

  • 遇到换行符\n时，自自动刷新缓冲区。
  • 默认用于终端交互（如 stdout 连接到终端时）。

• 不带缓冲

  • 数据直接读写，不经过缓冲区。
  • 默认用于错误输出（如 stderr），确保错误信息即时显示。

系统在启动的时候会默认打开，三个输入输出流（文件）

• stdin：键盘文件
• stdout：显示器文件
• stderr：显示器文件

4. 引发缓冲区的刷新

1. 输出缓冲区（stdout）是行缓冲，当遇到换行符的时候，系统会将缓冲区的数据冲刷到标准输出设备上。
2. 缓冲区满（溢出）
3. 手动刷新执行 fflush(stdout)缓冲区
4. 程序结束，也会冲刷到屏幕终端

#include <stdio.h>
 // Linux sleep() 秒
#include <unistd.h> 
// window Sleep() 毫秒
// #include <windows.h>

int main()
{
        printf("hello world");
        sleep(2);


        printf("hello world");
        fflush(stdout);


        printf("hello,直接刷新");
        sleep(2);

        printf("hello,直接刷新\n");

        printf("BUFSIZ: %d\n",BUFSIZ);

        pid_t pid = fork();

        if (pid < 0)
        {
        }
        else if (pid == 0)
        {
                printf("hello");
                sleep(3);
                return 0;
        }
        else
        {
                while(1)
                {
                        printf("父线程,PID = %d,子线程PID = %d\n",getpid(),pid);
                        sleep(1);
                }

        }
        return 0;

输出结果

Linux系统：这个系统下缓冲区表现的明显，会更直观看到是由于换行符\n，溢出或手动刷新。

window系统：这个系统下缓冲区表现不明显，以上代码是无法看出区别。

C 标准库提供了 BUFSIZ 宏（定义在 <stdio.h>），它表示默认缓冲区的大小（通常是 512 或 4096 字节，取决于系统）。

5. printf

概念

头文件

#include <stdio.h>

函数作用

​ 将指定格式的数据输出到屏幕终端上（输出设备）

函数原型

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

• printf 第一个参数必须是字符串

• printf 第二个参数是可变参数
  • 可变参数是接受 与格式控制符匹配的任意数量和类型的参数。
  • 格式控制符：

格式符	类型	输出形式示例	说明
%d	有符号十进制整数	-42	普通整数输出
%u	无符号十进制整数	42	无符号整数（如 unsigned int）
%f	十进制浮点数	3.140000	默认保留 6 位小数
%e	科学计数法（小写）	1.234560e+02	指数形式（尾数 + e±xx），默认 6 位小数
%E	科学计数法（大写）	1.234560E+02	同 %e，但指数符号 E 大写
%g	自动选择 %e/%f	3.14 或 1.23e+05	根据数值大小自动选择更紧凑的格式（短格式优先）
%c	单个字符	A	输出 ASCII 字符
%s	字符串	Hello	输出字符串（以 \0 结尾）
%p	指针地址	0x7ffd3456	以十六进制输出指针地址
%x	十六进制（小写）	ff	无符号整数的十六进制（字母小写）
%X	十六进制（大写）	FF	无符号整数的十六进制（字母大写）
%%	百分号	%	输出 % 本身

5.1 字段宽度

用户没有明确指定左对齐，则默认采用右对齐输出。

5.1.1 静态指定宽度

场景	示例代码	输出结果（假设值为 42 或 "AB"）
固定宽度（右对齐）	printf("%5d", 42);	∙∙∙42 （∙ 代表空格，下同）
固定宽度（左对齐）	printf("%-5d", 42);	42∙∙∙
字符串宽度控制	printf("%5s", "AB");	∙∙∙AB
补零代替空格	printf("%05d", 42);	00042
字符串宽度精确控制	`printf("	%.3s

%Nd定义的宽度，是最小宽度。所以如果实际数据宽度超过预定的值，会按照实际宽度输出，不会发生截断。

5.1.2 动态指定宽度

可以用 * 占位符，通过参数动态传入宽度值：

int width = 8;
printf("%*d", width, 42);  // 等价于 "%8d"

6. scanf

概念

头文件

#include <stdio.h>

函数作用

​ 从屏幕终端上获取指定格式的数据，存储到变量的内存空间上

函数原型

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

• scanf 第一个参数必须是字符串

• scanf 第二个参数是可变参数
  • 可变参数是接受 与格式控制符匹配的任意数量和类型的参数。

函数返回值

• 成功
  • 返回成功匹配并赋值的参数个数
• 失败
  • 返回EOF，通常是-1。

格式字符串

(1) 格式字符串中显式添加空格

scanf("%d %d", &a, &b);  // 空格分隔两个 %d

读取第一个整数后，跳过任意数量的空白字符（包括换行），再读取第二个整数。

(2) 无空格（紧邻占位符）

scanf("%d%d", &a, &b);  // 无空格分隔

与 "%d %d" 效果相同！因为 %d 本身会跳过前导空白字符。

(3) 其他占位符（如 %c）的特殊情况

char c;
scanf("%c", &c);  // %c 不会跳过空白字符！

%c 会读取 任意字符（包括空格、换行符），特别是出现在多字符读取的时候，可能会出现意想不到的效果。

如下：

char a,b;
scanf("%c", &a);
printf("%c",a);
scanf("%c", &b);
printf("%c",b);
//输入 1回车2

会发现我2都没来得及输入，程序就结束了。

其实当输入1 、【回车】时，它两都被写入缓冲区中，而1用于a，【回车】就放在缓冲区，等下一次读取时，直接就读取缓冲区剩下的【回车】，程序就直接结束了。

所以在面对多字符读取时，应当重视缓冲区，避免发生误读。

解决方案：

1. 可用上述格式字符串中显式添加空格，可跳过任意数量的空白字符（包括换行）。
2. 手动刷新缓冲区

while (getchar() != '\n'); // 清空缓冲区直到换行符

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注：以上均为学习笔记。