Note

本章节仅介绍部分printf和scanf的用法, 详细内容见"Chapter22-输入和输出"

3.1 printf函数

printf()函数用来显示格式串(format string)的内容, 并且在转换说明(conversion specification)处插入参数值.

特性	说明	代码
printf不检查参数数量	参数缺失的情况: 未定义行为, 可能随机打印一个数据, 可能打印栈中数据参数过多的情况: 未定义行为, 可能忽略多余参数, 可能崩溃等	`printf("%d %d\n", i);` `printf("%d\n", i, j);`
printf不检查参数类型	printf会继续根据参数变量的二进制数据进行解析, 打印没有意义的数据	`printf("%f\n", i);`

其中转换说明包括:

常量
变量
表达式

printf(格式串, 表达式1, 表达式2, ...);

实例如下:

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int i, j;
    float x, y;

    i = 10;
    j = 20;
    x = 43.2892f;
    y = 5527.0f;

    printf("i = %d, j = %d, x = %f, y = %f\n", i, j, x, y);

    return 0;
}

输出如下:

╭─lamecrow@Lam3Cr0w ~/TRY/code/c/Retest 
╰─$ cd "/Users/lamecrow/TRY/code/c/Retest/C-Chapter3/" && gcc test.c -o test && "/Users/lamecrow/TRY/code/c/Retest/C-Chapter3/"test
i = 10, j = 20, x = 43.289200, y = 5527.000000

3.1.1 转换说明表

仅介绍常用的转换说明信息

数据类型	格式说明符	描述	变形

整数类型			1. 对齐长度: `%5d`, 长度不够左侧补空格 2. 对齐精度: `%5.3d`, 长度不够左侧补零 3. 右侧对齐: `%-5d`, 长度不够右侧补空格
`int`	`%d`	十进制有符号整数
	`%i`	十进制有符号整数（与 `%d` 类似）用于`printf`: 与`%d`没有区别用于`scanf`: 可以识别八进制(前缀为`0`), 十六进制(前缀为`0x`或者`0X`)
`unsigned int`	`%u`	十进制无符号整数
`short`	`%hd`	十进制有符号短整数
`unsigned short`	`%hu`	十进制无符号短整数
`long`	`%ld`	十进制有符号长整数
`unsigned long`	`%lu`	十进制无符号长整数
`long long`	`%lld`	十进制有符号长长整数
`unsigned long long`	`%llu`	十进制无符号长长整数
`int` 或 `unsigned int`	`%o`	八进制整数
	`%x`	十六进制无符号整数（小写字母）
	`%X`	十六进制无符号整数（大写字母）
	`%p`	指针地址

浮点类型			1. 对齐长度: 转换说明前添加数字 2. 精度: 小数点 + 数字 = `%.2f`
`float` 或 `double`	`%f`	小数点形式的浮点数
	`%e`	科学计数法（小写 e） (注意: 不能使用`%ef`)
	`%E`	科学计数法（大写 E）
	`%g`	根据数值自动选择 `%f` 或 `%e`
	`%G`	根据数值自动选择 `%f` 或 `%E`
`long double`	`%Lf`	小数点形式的长双精度浮点数
	`%Le`	科学计数法的长双精度浮点数
	`%Lg`	根据数值自动选择 `%Lf` 或 `%Le`

字符类型
`char`	`%c`	单个字符
`char[]`	`%s`	字符串，遇到空字符 `\0` 结束
特殊类型
`void*`	`%p`	指针地址
`size_t`	`%zu`	无符号整数（通常为对象大小）
`ptrdiff_t`	`%td`	有符号整数（通常为指针差值）
`intmax_t`	`%jd`	最大的有符号整数
`uintmax_t`	`%ju`	最大的无符号整数

测试代码

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int i;
    float x;
    
    i = 40;
    x = 839.21f;

    printf("|%d|%5d|%-5d|%5.3d|%-5.3d|\n", i, i, i, i, i);
    printf("|%10.3f|%10.3e|%-10g|\n", x, x, x);

    return 0;
}

输出:

|40|   40|40   |  040|040  |
|   839.210| 8.392e+02|839.21    |

3.1.2 转义序列

转义序列	描述	Unicode/ASCII 值
`%%`	%
`\\`	反斜杠符号	U+005C
`\'`	单引号	U+0027
`\"`	双引号	U+0022
`\?`	问号	U+003F
`\a`	警报（响铃）	ASCII 7
`\b`	退格	ASCII 8
`\f`	换页	ASCII 12
`\n`	换行	ASCII 10
`\r`	回车	ASCII 13
`\t`	水平制表符	ASCII 9
`\v`	垂直制表符	ASCII 11
`\ooo`	八进制数表示的字符	例如：`\101` 表示 `A`
`\xhh`	十六进制数表示的字符	例如：`\x41` 表示 `A`
`\0`	空字符（NUL）	ASCII 0

3.2 scanf函数

类似于printf(), scanf()格式串也包含: 普通字符和转换说明两个部分

特性	说明	代码
传入变量地址而非变量本身内容	scanf向内存写入数据, 需要的是变量地址而非变量本身
紧密压缩的格式串	常用的格式串, 但是输入的时候需要加上空格	`%d%d%f%f`
scanf错误处理	处理顺序: 从左到右错误处理: 1. 如果前半部分的输入正确, scanf会保留并写入变量, 后续从第一个非法字符开始将保留至缓冲区 2. 如果遇到错误输入, 立即返回, 不对后续参数处理 3. scanf返回值传回正确接收的参数个数
scanf忽略空白符	输入时中间存在空白仅用于分割输入, 多余的空白scanf会忽略
scanf解析过程	1. 整数解析: a. 开头解析`+`或者`-` (数字后不能出现) b. 解析数字 2. 浮点数解析: a. 开头解析`+`或者`-` (数字后不能出现) b. 解析数字 c. 解析`.`小数点 d. 解析小数
scanf不读取最后的换行符	该换行符将是下一次scanf读取的第一个字符影响情况: 下一次scanf是`%c`时会读取空白符解决方法: 使用`getchar();`手动清空换行符.
格式串的普通字符	1. 空白字符: 空白字符的数量无关紧要, scanf会忽略多余的空白符 2. 其他字符: 遇到非空白符时, 会将其输入进行比较若匹配: scanf放弃输入字符, 并继续处理格式串不匹配: scanf保留字符在缓冲区中, 然后异常退出	格式字符串: `%d/%d` 输入一: `• 5/ • 96`, 跳过空白, `5`匹配, `/`匹配, 后续空白跳过输入二: `• 5 • / • 96`, 跳过空白, `5`匹配, 格式字符串强制要求匹配`/`, 此时匹配的是空白符, 异常退出
scanf格式串末尾不要带`\n`	`\n`的行为: 等价于一个空白符, 它会使scanf忽略空白符, 同时忽略了`\r`回车符, 导致scanf会继续等待输入	`scanf("%d\n", &num);`

实例-分数相加

代码

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int num1, denom1, num2, denom2, result_num, result_denom;

    printf("Enter first fraction: ");
    scanf("%d/%d", &num1, &denom1);

    printf("Enter second fracion: ");
    scanf("%d/%d", &num2, &denom2);

    result_num = num1 * denom2 + num2 * denom1;
    result_denom = denom1 * denom2;

    printf("The sum is %d/%d\n", result_num, result_denom);

    return 0;
}

输出

Enter first fraction: 5/6
Enter second fracion: 3/4
The sum is 38/24

练习题

答案链接:

http://knking.com/books/c2/answers/c3.html
https://github.com/williamgherman/c-solutions/tree/master/03

记号说明:

红色字体: 表明错误的答案或者遗漏的知识点

Practice1

下面的printf 函数调用产生的输出分别是什么？

(a) printf("%6d,%4d", 86, 1040);

(b) printf("%12.5e", 30.253);

(d) printf("%-6.2g", .0000009979);

回答:

注意: •表示空格

••••86,1040 (正确)

••••30.25300 (错误)

•3.02530e+01 (答案)

83.1620 (正确)

1e-06• (正确)

Practice2

编写printf 函数调用，以下列格式显示float 型变量x：

指数表示形式，字段宽度8，左对齐，小数点后保留1位数字。
指数表示形式，字段宽度10，右对齐，小数点后保留6位数字。
定点十进制表示形式，字段宽度8，左对齐，小数点后保留3位数字。
定点十进制表示形式，字段宽度6，右对齐，小数点后无数字。

回答:

%-8.1e
%10.6e
%-8.3f
%6.0f

Practice3

说明下列每对scanf 格式串是否等价？如果不等价，请指出它们的差异。

"%d" 与" %d" 。
"%d-%d-%d" 与"%d -%d -%d" 。
"%f" 与"%f " 。
"%f,%f" 与"%f, %f" 。

回答:

等价: 开头的空白符会被scanf忽略
等价: "转换说明"后续的空白符会被scanf忽略
不等价: 后续多出的空格符会导致\r回车符忽略, 导致程序即使读取了一个浮点数, 仍会卡在scanf
等价: ,可以正确匹配, 空白符忽略

Practice4 *

假设scanf函数调用的格式如下：

scanf("%d%f%d", &i, &x, &j);

如果用户录入

10.3 5 6

调用执行后，变量i、x和j的值分别是多少？（假设变量i和变量j都是int型，而变量x是float型。）

回答:

i = 10
x = 未定义值
订正: x = 0.3 (见书中关于scanf解析浮点数的过程)
j = 未定义值
订正: j = 5 (继续读取后续的输入)

Practice5 *

假设scanf 函数调用的格式如下：

scanf("%f%d%f", &x, &i, &y);

如果用户录入

12.3 45.6 789

调用执行后，变量x、i和y的值分别是多少？（假设变量x和变量y都是float型，而变量i是int型。）

回答:

x = 12.3
i = 45
y = 未定义值
订正: y = 0.6

Practice6

指出如何修改3.2节中的addfrac.c 程序，使用户可以输入在字符/的前后都有空格的分数。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int num1, denom1, num2, denom2, result_num, result_denom;

    printf("Enter first fraction: ");
    scanf("%d /%d", &num1, &denom1);

    printf("Enter second fracion: ");
    scanf("%d /%d", &num2, &denom2);

    result_num = num1 * denom2 + num2 * denom1;
    result_denom = denom1 * denom2;

    printf("The sum is %d/%d\n", result_num, result_denom);

    return 0;
}

代码题

code1-time

编写一个程序，以月/日/年（即mm/dd/yyyy）的格式接受用户录入的日期信息，并以年月日（即yyyymmdd）的格式将其显示出来：

Enter a date (mm/dd/yyyy): 2/17/2011

You entered the date 20110217

代码如下

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int y, m, d;

    printf("Enter a date(mm/dd/yy): ");
    scanf("%d/%d/%d", &m, &d, &y);

    printf("You entered the date %d%2.2d%2.2d\n", y, m, d);

    return 0;
}

编译并运行

╭─lamecrow@Lam3Cr0w ~/TRY/code/c/Retest/C-Chapter3/practice6-addfrac 
╰─$ cd "/Users/lamecrow/TRY/code/c/Retest/C-Chapter3/code1-time/" && gcc time.c -o time && "/Users/lamecrow/TRY/code/c/Retest/C-Chapter3/code1-time/"time
Enter a date(mm/dd/yy): 2/17/2011
You entered the date 20110217

code2-product

编写一个程序，对用户录入的产品信息进行格式化。程序会话应类似下面这样：其中，产品编号和日期项采用左对齐方式，单位价格采用右对齐方式，允许最大取值为9999.99的美元。提示：各个列使用制表符控制。

Enter item number: 583
Enter unit price: 13.5
Enter purchase date (mm/dd/yyyy): 10/24/2010

Item     Unit     Purchase
         Price    Date
583      $ 13.50  10/24/2010

代码如下

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int number, y, m, d;
    float price;

    printf("Enter item number: ");
    scanf("%d", &number);
    printf("Enter unit price: ");
    scanf("%f", &price);
    printf("Enter purchase date (mm/dd/yyyy): ");
    scanf("%d/%d/%d", &m, &d, &y);

    printf("Item\t\t\tUnit\t\t\tPurchase\n");
    printf("    \t\t\tPrice\t\t\tDate\n");
    printf("%-4d\t\t\t$%6.2f\t\t\t%2d/%2d/%4d\n", number, price, m, d, y);
}

编译并运行

╭─lamecrow@Lam3Cr0w ~/TRY/code/c/Retest/C-Chapter3/code2-product 
╰─$ cd "/Users/lamecrow/TRY/code/c/Retest/C-Chapter3/code2-product/" && gcc product.c -o product && "/Users/lamecrow/TRY/code/c/Retest/C-Chapter3/code2
-product/"product
Enter item number: 583
Enter unit price: 13.5
Enter purchase date (mm/dd/yyyy): 10/10/2020
Item                    Unit                    Purchase
                        Price                   Date
583                     $ 13.50                 10/10/2020

code3-book

图书用国际标准书号（ISBN）进行标识。2007年1月1日之后分配的ISBN包含13位数字（旧的ISBN使用10位数字），分为5组，如978-0-393-97950-3。

第一组（GS1前缀）目前为978或979。
第二组（组标识）指明语言或者原出版国（如0和1用于讲英语的国家）。
第三组（出版商编号）表示出版商（393是W. W. Norton出版社的编号）。
第四组（产品编号）是由出版商分配的用于识别具体哪一本书的（97950）。
ISBN的末尾是一个校验数字，用于验证前面数字的准确性。编写一个程序来分解用户录入的ISBN信息：

注意：每组中数字的个数是可变的，不能认为每组的长度都与示例一样。用实际的ISBN值（通常放在书的封底和版权页上）测试你编写的程序。

Enter ISBN: 978-0-393-97950-3

GS1 prefix: 978
Group identifier: 0
Publisher code: 393
Item number: 97950
Check digit: 3

代码如下

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int prefix, ident, code, num, check;

    printf("Enter ISBN: ");
    scanf("%d-%d-%d-%d-%d", &prefix, &ident, &code, &num, &check);

    printf("GS1 prefix: %d\n", prefix);
    printf("Group identifier: %d\n", ident);
    printf("Publisher code: %d\n", code);
    printf("Item number: %d\n", num);
    printf("Check digit: %d\n", check);

    return 0;
}

编译并运行

╭─lamecrow@Lam3Cr0w ~/TRY/code/c/Retest/C-Chapter3/code3-book 
╰─$ cd "/Users/lamecrow/TRY/code/c/Retest/C-Chapter3/code3-book/" && gcc book.c -o book && "/Users/lamecrow/TRY/code/c/Retest/C-Chapter3/code3-book/"bo
ok
Enter ISBN: 978-0-393-97950-3
GS1 prefix: 978
Group identifier: 0
Publisher code: 393
Item number: 97950
Check digit: 3

code4-phone

编写一个程序，提示用户以(xxx) xxx-xxxx的格式输入电话号码，并以xxx.xxx.xxxx的格式显示该号码：

Enter phone number [(xxx) xxx-xxxx]: (404) 817-6900

You entered 404.817.6900

代码如下

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int area, pre, num;

    printf("Enter phone number [(xxx) xxx-xxxx]: ");
    scanf("(%d) %d-%d", &area, &pre, &num);

    printf("You entered %d.%d.%d\n", area, pre, num);

    return 0;
}

编译并运行

Enter phone number [(xxx) xxx-xxxx]: (404) 817-6900

You entered 404.817.6900

code5-matrix

编写一个程序，要求用户（按任意次序）输入从1到16的所有整数，然后用4×4矩阵的形式将它们显示出来，再计算出每行、每列和每条对角线上的和:

如果行、列和对角线上的和都一样（如本例所示），则称这些数组成一个幻方（magic square）。这里给出的幻方出现于艺术家和数学家Albrecht Dürer在1514年的一幅画中。（注意，矩阵的最后一行中间的两个数给出了该画的创作年代。）

Enter the numbers from 1 to 16 in any order:
16 3 2 13 5 10 11 8 9 6 7 12 4 15 14 1

16  3  2 13
 5 10 11  8
 9  6  7 12
 4 15 14  1

Row sums: 34 34 34 34
Column sums: 34 34 34 34
Diagonal sums: 34 34

代码如下

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int matrix[16];
    
    printf("Enter the numbers from 1 to 16 in any order:\n");
    for (int i = 0; i < 16; i++) {
        scanf("%d", &matrix[i]);
    }

    printf("\n");
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        for (int j = 0; j < 4; j++) {
            printf("%d\t", matrix[i * 4 + j]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("\n");

    int row[4];
    int column[4];
    int diagonal[2];

    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        row[i] = matrix[i * 4 + 0] + matrix[i * 4 + 1] + matrix[i * 4 + 2] + matrix[i * 4 + 3];
        column[i] = matrix[i] + matrix[i + 4] + matrix[i + 8] + matrix[i + 12];
    }

    diagonal[0] = matrix[0] + matrix[5] + matrix[10] + matrix[15];
    diagonal[1] = matrix[3] + matrix[6] + matrix[9] + matrix[12];

    printf("Row sums: %d %d %d %d\n", row[0], row[1], row[2], row[3]);
    printf("Column sums: %d %d %d %d\n", column[0], column[1], column[2], column[3]);
    printf("Diagonal sums: %d %d\n", diagonal[0], diagonal[1]);

    return 0;
}

编译并运行

Enter the numbers from 1 to 16 in any order:
16 3 2 13 5 10 11 8 9 6 7 12 4 15 14 1

16      3       2       13
5       10      11      8
9       6       7       12
4       15      14      1

Row sums: 34 34 34 34
Column sums: 34 34 34 34
Diagonal sums: 34 34

code6-addfrac2

修改3.2节的addfrac.c 程序，使用户可以同时输入两个分数，中间用加号隔开：

Enter two fractions separated by a plus sign: 5/6+3/4

The sum is 38/24

代码如下

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int m1, s1, m2, s2, rm, rs;

    printf("Enter two fractions separated by a plus sign: ");
    scanf("%d/%d+%d/%d", &s1, &m1, &s2, &m2);

    rs = s1 * m2 + s2 * m1;
    rm = m1 * m2;

    printf("\nThe sum is %d/%d\n", rs, rm);

    return 0;
}

编译并运行

Enter two fractions separated by a plus sign: 5/6+3/4

The sum is 38/24

TODO

为什么float和double的格式化输出相同
- 因为在printf中float类型的参数会被自动提升为double (称为默认参数提升), 这是C标准规定的

LameCrow

(C语言程序设计-现代方法) Chapter3-格式化输入和输出

Note

3.1 printf函数

3.1.1 转换说明表

测试代码

3.1.2 转义序列

3.2 scanf函数

实例-分数相加

练习题

Practice1

Practice2

Practice3

Practice4 *

Practice5 *

Practice6

代码题

code1-time

code2-product

code3-book

code4-phone

code5-matrix

code6-addfrac2

TODO