3.2 數(shù)據(jù)的輸入/輸出

數(shù)據(jù)的輸入是指在程序運(yùn)行過(guò)程中從鍵盤接收數(shù)據(jù)存入變量。數(shù)據(jù)的輸出是指將程序執(zhí)行過(guò)程中的某些變量或表達(dá)式的計(jì)算結(jié)果顯示在顯示器上。

C 語(yǔ)言中，鍵盤在內(nèi)存有一塊對(duì)應(yīng)的空間，稱為緩沖區(qū)。鍵盤輸入的信息在按 enter 鍵后被送到了緩沖區(qū)。當(dāng)程序中遇到輸入時(shí)，從緩沖區(qū)讀數(shù)據(jù)。如果緩沖區(qū)中無(wú)數(shù)據(jù)，則程序暫停，等待用戶通過(guò)鍵盤進(jìn)行輸入，該過(guò)程如圖3-2所示。

C 語(yǔ)言沒有專門的輸入/輸出語(yǔ)句。輸入/輸出是由 C 語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的函數(shù)提供的，如代碼清單2-1中的 scanf 和 printf。除了 scanf 和 printf 函數(shù)外，C 語(yǔ)言還提供了 getchar、putchar、gets 和puts 函數(shù)，這些函數(shù)被定義在庫(kù) stdio 中。本節(jié)將介紹 scanf、printf、getchar 和 putchar 函數(shù)的使用，gets和puts函數(shù)將在第7章介紹。

3.2.1 字符的輸入/輸出

字符的輸入/輸出

輸出一個(gè)字符可使用函數(shù)putchar。如

前者輸出字符型變量ch的值，后者輸出字符a。

讀入一個(gè)字符可使用函數(shù)getchar。如

前者將從鍵盤讀入一個(gè)字符存入字符類型的變量 c中；后者將從鍵盤接收到的字符顯示在顯示器上。

注意

在輸入時(shí)，當(dāng)在鍵盤上輸入完所有輸入信息后，必須按 enter 鍵才能將輸入信息傳送到內(nèi)存，C 語(yǔ)言的程序才能讀到這些信息。enter 本身也是一個(gè)字符，也可以被 getchar讀取。

例3.5 編寫一個(gè)程序，從鍵盤讀入兩個(gè)字符并將輸入字符回顯在顯示器上。

讀者可能編寫了一個(gè)如代碼清單3-2的程序，用getchar函數(shù)讀入字符，用putchar函數(shù)顯示字符。

代碼清單3-2 利用getchar和putchar實(shí)現(xiàn)字符的輸入/輸出

如果用戶希望 c1的值為'a'，c2的值為'b'，當(dāng)程序執(zhí)行到第一個(gè) getchar時(shí)，由于鍵盤對(duì)應(yīng)的緩沖區(qū)中沒有數(shù)據(jù)，于是程序暫停等待輸入。用戶輸入了

但此時(shí)程序運(yùn)行結(jié)束，輸出

程序運(yùn)行時(shí)并沒有讓用戶輸入第二個(gè)字符！為什么？因?yàn)閳?zhí)行到第二個(gè) getchar 時(shí)，緩沖區(qū)中的a已被讀取，但enter仍在緩沖區(qū)中。于是第二個(gè)getchar讀入了字符enter。第一個(gè)putchar輸出了 a，第二個(gè) putchar 輸出了 enter，程序結(jié)束。如果要正確讀入'a'和'b'，可以在程序暫停等待輸入時(shí)直接輸入兩個(gè)字符

此時(shí)，第一個(gè)getchar讀入了a。執(zhí)行到第二個(gè)getchar時(shí)，由于緩沖區(qū)中還有b和enter，于是就讀入了b。

如果希望運(yùn)行時(shí)字符一個(gè)個(gè)輸入，則必須跳過(guò)enter字符，這個(gè)過(guò)程如代碼清單3-3所示。

代碼清單3-3 利用getchar跳過(guò)輸入的enter

運(yùn)行此程序時(shí)，輸入

則輸出為

代碼清單3-3運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行到第一個(gè) getchar 時(shí)，由于緩沖區(qū)為空，程序暫停，此時(shí)用戶輸入了

第一個(gè) getchar 讀入了字符'a'，第二個(gè) getchar 讀取了字符enter。當(dāng)遇到第三個(gè) getchar 時(shí)，因?yàn)榫彌_區(qū)中的數(shù)據(jù)已被讀完，沒有數(shù)據(jù)可讀，于是程序停下來(lái)等用戶輸入。在用戶輸入了

后，第三個(gè)getchar讀入了b。

3.2.2 格式化輸入/輸出

1.格式化的輸出

格式化的輸出

格式化的輸出是采用 printf 函數(shù)，它可以同時(shí)輸出各種類型的數(shù)據(jù)，包括常量和變量。printf函數(shù)的格式為

如代碼清單3-1中的

其中，"%d %d %d\n"是格式控制字符串，sizeof(long int), sizeof(int), sizeof(short)是輸出列表。printf函數(shù)的作用是將輸出列表中的數(shù)據(jù)按格式控制字符串指定的格式輸出。

格式控制字符串規(guī)定了此次輸出的格式，它包括2部分內(nèi)容。

? 格式說(shuō)明：由%和格式控制字符組成，如%d、%f等。它表示將輸出列表中的數(shù)據(jù)按指定格式輸出。

? 普通字符：需要原式原樣輸出的字符，如上述控制字符串中的空格和'\n'。

輸出列表是一組需要輸出的數(shù)據(jù)，列表中的數(shù)據(jù)之間用逗號(hào)分開。列表中的第一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)格式控制字符串中的第一個(gè)格式說(shuō)明，第二個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)格式控制字符串中的第二個(gè)格式說(shuō)明，以此類推。即

上述語(yǔ)句表示輸出 long int 占用的內(nèi)存字節(jié)數(shù)，輸出1個(gè)空格；輸出 int 占用的內(nèi)存字節(jié)數(shù)，輸出1個(gè)空格；輸出short占用的內(nèi)存字節(jié)數(shù)，最后輸出換行。在VS2010中的輸出結(jié)果為

再如，語(yǔ)句

的輸出結(jié)果是

這個(gè)語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)，將格式控制字符串中的普通字符原式原樣輸出，格式控制字符用輸出列表中的數(shù)據(jù)替代。

格式控制字符定義了輸出數(shù)據(jù)的類型及格式，常用的格式控制字符如表3-6所示。

利用printf可以靈活輸出各種類型的數(shù)據(jù)，也可以實(shí)現(xiàn)各種表示形式間的轉(zhuǎn)換。

例3.6 編寫一個(gè)程序，以各種數(shù)制輸出十進(jìn)制數(shù)12380，以十進(jìn)制和科學(xué)計(jì)數(shù)法輸出123.45678。

程序的實(shí)現(xiàn)如代碼清單3-4所示。以十進(jìn)制輸出整數(shù)可用格式控制字符"%d"，八進(jìn)制用"%o"，十六進(jìn)制用"%x"。以十進(jìn)制及科學(xué)計(jì)數(shù)法輸出實(shí)型數(shù)分別用格式控制字符"%f"和"%e"。

代碼清單3-4 用printf輸出整型數(shù)和實(shí)型數(shù)

該程序的輸出為

注意

程序的第2行輸出，輸出的數(shù)值并不精確，首先浮點(diǎn)數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)不是精確表示的。當(dāng)數(shù)值的長(zhǎng)度超過(guò)精度時(shí)，后面的數(shù)字被自動(dòng)刪去。其次，以%f 輸出實(shí)數(shù)時(shí)，整數(shù)部分全部輸出，并輸出6位小數(shù)，所以123.4567891以十進(jìn)制輸出時(shí)是123.456789，以科學(xué)計(jì)數(shù)法輸出時(shí)也是如此。但要注意，并非所有的輸出數(shù)值都是正確的。單精度數(shù)的有效位數(shù)一般是7位，雙精度數(shù)的有效位數(shù)一般是16位。

如果把代碼清單3-4中ddouble的類型改為float，則第2行的輸出為

其中只有7位是精確的。

格式控制字符前還可以插入附加控制字符使輸出格式更加多樣化，附加控制字符如表3-7所示。

指定輸出寬度時(shí)，如果輸出的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度超過(guò)指定的寬度，按實(shí)際長(zhǎng)度輸出。如果實(shí)際長(zhǎng)度小于輸出寬度，前面部分用空格填充。如把代碼清單3-4中的第2個(gè)printf語(yǔ)句改為

則輸出為

因?yàn)榈?個(gè)格式控制字符指定了輸出寬度為10位數(shù)，小數(shù)點(diǎn)后面7位。第2個(gè)格式控制字符指定了寬度為10，小數(shù)點(diǎn)后面9位。

如果將第一個(gè)printf語(yǔ)句改為

表示每個(gè)數(shù)值在輸出時(shí)占用屏幕上10個(gè)字符的位置。如果數(shù)字的位數(shù)超過(guò)10位，按實(shí)際長(zhǎng)度輸出。如果小于10位，前面填空格。這種填空方式稱為右對(duì)齊。該語(yǔ)句對(duì)應(yīng)的輸出是

如果將第一個(gè)printf語(yǔ)句改為

表示輸出時(shí)左對(duì)齊，即當(dāng)輸出的數(shù)字位數(shù)小于指定長(zhǎng)度時(shí)，后面填空格。該語(yǔ)句對(duì)應(yīng)的輸出是

2.格式化的輸入

格式化的輸入

格式化輸入采用函數(shù) scanf，scanf 接收鍵盤輸入的各種類型的數(shù)據(jù)存入指定的變量。scanf函數(shù)的格式與printf函數(shù)類似

其中的格式控制字符串與 printf 函數(shù)中相同，如輸入十進(jìn)制整數(shù)用%d，輸入一個(gè)字符用%c，輸入 float 類型的數(shù)用%f。地址列表對(duì)應(yīng)輸入數(shù)據(jù)需要存入的變量在內(nèi)存中的地址，變量在內(nèi)存中的地址可用“&變量名”表示。例如輸入一個(gè)十進(jìn)制整型數(shù)存入變量iint，可用

例3.7 利用格式化輸入/輸出實(shí)現(xiàn)八進(jìn)制到十進(jìn)制和十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換。

解決該問(wèn)題可以用 scanf 輸入一個(gè)八進(jìn)制數(shù)，然后在 printf 中用十進(jìn)制及十六進(jìn)制輸出。具體實(shí)現(xiàn)見代碼清單3-5。

代碼清單3-5 八進(jìn)制到十進(jìn)制及十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換

程序運(yùn)行時(shí)，首先輸出一個(gè)提示信息，提示用戶輸入一個(gè)八進(jìn)制數(shù)。然后在 scanf中用“%o”表示把輸入數(shù)據(jù)解釋成八進(jìn)制，如輸入177，程序把它解釋成八進(jìn)制的177，即十進(jìn)制的127。程序的輸出為

程序運(yùn)行到 scanf 函數(shù)調(diào)用時(shí)，由于鍵盤對(duì)應(yīng)的緩沖區(qū)中沒有數(shù)據(jù)，程序會(huì)停下來(lái)等待用戶的輸入，用戶按照格式控制字符串中指定的格式輸入數(shù)據(jù)。如果有多個(gè)輸入數(shù)據(jù)，輸入的數(shù)值之間可以用空格、Tab鍵或回車鍵分開，如對(duì)應(yīng)于

則相應(yīng)的輸入可以是

則a的值是3，b的值是5，也可以輸入

或者是

輸入時(shí)，如果讀到一個(gè)不合法的字符，輸入也會(huì)結(jié)束。如對(duì)應(yīng)于語(yǔ)句

如果用戶輸入

因?yàn)?9'不是八進(jìn)制數(shù)的合法字符，所以變量iint的值為八進(jìn)制的17。如果接下去有一個(gè)

則n的值為90。

除了格式控制字符外，格式控制字符串中還可以有其他字符。如果格式控制字符串中有其他字符，這些字符必須原式原樣輸入。如對(duì)應(yīng)的輸入語(yǔ)句為

則相應(yīng)的輸入為

執(zhí)行此語(yǔ)句后，a的值是3，b的值是5。

如果要以hh:mm:ss的格式輸入時(shí)間，則可用

如果要輸入8點(diǎn)05分23秒，則可輸入

執(zhí)行此語(yǔ)句后，變量hh的值為8，變量mm的值為5，變量ss的值為23。

例3.8 如代碼清單3-6所示，以格式“hh:mm:ss”輸入時(shí)間，以“hh時(shí)mm分ss秒”的格式輸出。

代碼清單3-6 時(shí)間格式轉(zhuǎn)換

在函數(shù) printf 的格式控制字符串中，除了格式控制字符外還有輔助格式控制字符，scanf 函數(shù)也是如此。表3-8給出了scanf函數(shù)中的輔助格式控制字符。代碼清單3-7～代碼清單3-9給出了附加控制字符的幾個(gè)應(yīng)用示例。

代碼清單3-7 附加控制字符的應(yīng)用—指定輸入寬度

代碼清單3-7中，scanf 的格式控制字符是%3d，表示輸入一個(gè)十進(jìn)制整數(shù)。其中的3表示不管用戶在鍵盤上輸入的數(shù)字是多少位，都只讀取3位。如果運(yùn)行此程序時(shí)輸入的值是

盡管輸入的值有6位，但只讀取3位。程序的輸出是

在使用格式化輸入時(shí)，特別要注意的是雙精度數(shù)的輸入。單精度數(shù)輸入是采用格式控制字符%f，而雙精度數(shù)輸入必須用格式控制字符%lf。代碼清單3-8演示了雙精度數(shù)的輸入。

代碼清單3-8 附加控制字符的應(yīng)用—雙精度數(shù)的輸入

運(yùn)行此程序時(shí)，如果輸入的是

則輸出為

對(duì)雙精度數(shù)，特別要注意的是輸入的格式控制字符是%lf，而輸出的格式控制字符是%f。

代碼清單3-9 附加控制字符*的應(yīng)用

在 scanf 中有3個(gè)格式控制字符，但只有2個(gè)地址列表。第二個(gè)格式控制字符中包含了一個(gè)附加控制字符*，表示第二個(gè)輸入值被忽略。第一個(gè)輸入值給變量 iint，第三個(gè)輸入值給變量 lint。如果程序運(yùn)行時(shí)輸入的3個(gè)整型數(shù)是

程序?qū)⒌谝粋€(gè)整數(shù)解釋成整型存入變量 iint。第二個(gè)數(shù)據(jù)20被忽略了，因?yàn)榈诙€(gè)格式控制字符串中有個(gè)附加控制字符‘*’。第三個(gè)整數(shù)被解釋成長(zhǎng)整型數(shù)存入變量lint。程序輸出為

例3.9 例3.5要求輸入兩個(gè)字符并回顯在顯示器上，代碼清單3-2給出了一個(gè)實(shí)現(xiàn)程序，但程序運(yùn)行時(shí)不能用輸入

的方式運(yùn)行，因?yàn)?enter 也是一個(gè)字符，可以被 getchar 函數(shù)讀入，所以第二個(gè) getchar 讀入了enter。為了解決這個(gè)問(wèn)題，代碼清單3-3在用getchar讀入一個(gè)有用的字符后再調(diào)用一次getchar跳過(guò)enter，這個(gè)程序看起來(lái)有點(diǎn)啰唆。

另一個(gè)解決方案是改用 scanf 函數(shù)，scanf 函數(shù)的格式控制字符串中的字符常量必須原式原樣輸入，可以將enter字符放在格式控制字符串中，這樣就不需要另外一個(gè) getchar去跳過(guò)enter了。該函數(shù)的實(shí)現(xiàn)見代碼清單3-10。

代碼清單3-10 利用scanf和putchar實(shí)現(xiàn)字符的輸入/輸出

想一想并試一試，如果將代碼清單3-10的程序改為代碼清單3-11，程序的執(zhí)行過(guò)程是

還是

本書將在第11章解答這個(gè)問(wèn)題。

代碼清單3-11 利用scanf和putchar實(shí)現(xiàn)字符的輸入/輸出