C语言scanf函数的匹配和缓冲机制
scanf函数的数据匹配规则
| 数据类型 | 匹配规则 |
|---|---|
整型%d |
两个数据间的分割符可以是空格符（ASCII=32）、换行符（ASCII=10）、制表符（ASCII=9） |
浮点型%f |
两个数据间的分割符可以是空格符（ASCII=32）、换行符（ASCII=10）、制表符（ASCII=9） |
字符串%s |
以非空白字符开始，以第一个空白字符（空格符、换行符、制表符）结束 |
字符型%c |
两个数据间没有分割符，所有字符（包括控制字符）都能匹配 |
缓冲区的三种类型
缓冲区的三种类型：
- 全缓冲：在这种情况下，当填满标准 I/O 缓存后才进行实际 I/O 操作。全缓冲的典型代表是对磁盘文件的读写。
- 行缓冲：在这种情况下，当在输入和输出中遇到换行符时，才执行真正的 I/O 操作。这时，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。典型代表是键盘输入数据，标准输入（stdin）和标准输出（stdout）。
- 不带缓冲：也就是不进行缓冲，标准出错情况 stderr 是典型代表，这使得出错信息可以直接尽快地显示出来。
以下情况将引发缓冲区的刷新：
- 缓冲区满时；
- 行缓冲区遇到换行符 \n；
- 关闭文件；
- 使用特定函数刷新缓冲区。
scanf 函数的原理就是行缓冲！大家应该都有经验吧，比如输入一行数据，这些数据并非刚输入完就能被程序读取，还需要你按下回车键才能读取到。不过需要注意，用户最后输入的回车也会储存在缓冲区中。
举例
例子来源C语言输入输出缓冲区：
#include<stdio.h>
#include<Windows.h>
int main() {
printf("hello");
int i = 0;
for (; i < 10; i++) {
putchar('a');
sleep(1000); // 延时 1 秒钟
}
return 0;
}
运行该程序，等待 10s 后，输出 helloaaaaaaaaaa。
这是由于键盘输入是标准的行缓冲，只有遇到换行符或者程序结束后才会输出到屏幕上。
#include<stdio.h>
#include<Windows.h>
int main() {
printf("hello");
fflush(stdout); // 刷新缓冲区，使得hello被强制输出，现在缓冲区什么都没有了
int i = 0;
for (; i < 10; i++) {
putchar('a');
sleep(1000); // 延时 1 秒钟
}
return 0;
}
运行该程序，首先输出 hello，等待 10s 后，继续输出 aaaaaaaaaa。这是由于 fflush 刷新了缓冲区，所以会首先输出 hello。
现在用几道题目来解释缓冲机制，顺便加深对匹配规则的理解！
实战：通过几个问题搞明白缓冲机制
问题 1：两个整型数据之间没有空格？
【语句】
scanf("%d%d", &a, &b);
【输入】
1 2
【匹配情况】
a = 1, b = 2
【输入缓冲区分析】请注意，这是当你输入完数据并按下回车键后输入缓冲区里的情况，不能将运行窗口的输入输出混为一谈。它们不是同一个东西！
匹配前：
1 2\n
匹配后：
\n
【结论】连续输入两个数值时，两个数值之间必须有空格，无论 %d 是否紧挨着。scanf 函数就是靠空格、换行等匹配不同的数值，但匹配完后不会将换行符吸收掉。该语句等同于以下语句：
scanf("%d %d", &a, &b);
问题 2：读取字符型数据时会把空格读入吗？
【语句】
scanf("%c%c", &a, &b);
【输入 1】
xy
【匹配情况 1】
a = 'x', b = 'y'
【输入缓冲区分析 1】
- 匹配前：
xy\n
- 匹配后：
\n
【输入 2】
x y
【匹配情况 2】
a = 'x', b = ' '
【输入缓冲区分析 2】
- 匹配前：
x y\n
- 匹配后：
y\n
如果此时再来一个scanf("%c%c", &c, &d)，则c = 'y', d = ' '。
【结论】开始匹配字符型数据时，scanf 函数不会忽略空格。如果你确实需要空格间隔，需改成：
scanf("%c %c", &a, &b);
问题 3：字符型数据和整型数据需要空格吗？
【语句】
scanf("%d%c", &a, &b);
【输入 1】
11y
【匹配情况 1】
a = 11, b = 'y'
【输入缓冲区分析 1】
- 匹配前：
11y\n
- 匹配后：
\n
【输入 2】
11 y
【匹配情况 2】
a = 11, b = ' '
【输入缓冲区分析 2】
- 匹配前：
11 y\n
- 匹配后：
y\n
【结论】当匹配完前一个数值后，scanf 函数在给出的格式中发现下一个数据是字符型数据，于是开始匹配字符型数据，此时不会忽略空格。如果你确实需要空格间隔，需改成：
scanf("%d %c", &a, &b);
问题 4：字符型数据之间的换行？（1）
【语句】
scanf("%c%c", &a, &b);
【输入】
x
y
【匹配情况】
a = 'x', b = ' '
【输入缓冲区分析】
- 匹配前：
x\n
y\n
- 匹配后：
y\n
【结论】scanf 函数在匹配字符型数据时，不仅匹配空格，还匹配任何字符，包括控制字符。所以字符 b 读入了换行字符 \n。
问题 5：字符型数据之间的换行？（2）
【语句】
scanf("%c", &a);
printf("a=%c\n", a);
scanf("%c", &b);
printf("b=%c", b);
【输入 1】
x
【输出 1】然而，当你输入完 a，按下回车，输出 a 的同时，也输出了 b。
a = x
b =
【输入缓冲区分析 1】
- 第一次匹配前：
x\n
- 第一次匹配后，并输出 a 的值为“x”，第二次匹配前：
\n
- 第二次匹配后，b 匹配到了换行符 \n：
【输入 2】
xy
【输出 2】
a = x
b = y
【输入缓冲区分析 2】
- 第一次匹配前：
xy\n
- 第一次匹配后，并输出 a 的值为“x”，第二次匹配前：
y\n
- 第二次匹配后，b 匹配到了“y”：
\n
问题 6：两个整型数据之间多个空行？
【语句】
scanf("%d%d", &a, &b);
【输入】
1
（换行）
（换行）
2
【匹配情况】
a = 1, b = 2
【输入缓冲区分析】
第一个匹配前：
1\n
当你按了三次回车、并输入 2 前，其实第一个已经得到了匹配：
\n
\n
\n
第二个匹配前：
\n
\n
\n
2\n
第二个得到匹配后：
\n
\n
\n
\n
【结论】scanf 函数就是靠空格、换行等匹配不同的数值，而且必须严格按照给出的格式进行匹配（比如%d%d必须要两个整数，少一个都不行）。在没有匹配完成之前，无论有多少个空格和换行，都要等待用户输入下一个数据。
一切的罪魁祸首：原来是缓冲区还有多余的数据！
为什么实际的运行情况跟设想的不一样？为什么这个字符变量读到的是换行符？原来一切的罪魁祸首是：缓冲区还有多余的数据！缓冲区并没有设想的那样干净，而是残留了一些不该有的东西！那么如何解决呢？
方法一：用 getchar() 把换行符吸收掉
【语句】
scanf("%c", &a);
printf("a=%c\n", a);
getchar();
scanf("%c", &b);
printf("b=%c", b);
【输入和输出】
x
a = x
y
b = y
【输入缓冲区分析】
- 输入 a，第一次匹配前：
x\n
- 第一次匹配后，并输出 a 的值为“x”：
\n
- 执行 getchar，读取了换行符 \n，此时缓冲区为空：
- 输入 b，第二次匹配前：
y\n
- 第二次匹配后，b 匹配到了“y”：
\n
方法二：使用 fflush(stdin) 把输入缓冲区刷新一遍
需要注意，fflush 在有些编译器是没有的，它不属于 C 标准。不推荐使用。
【语句】
scanf("%c", &a);
printf("a=%c\n", a);
fflush(stdin); // 清理输入缓冲区
scanf("%c", &b);
printf("b=%c", b);
【输入和输出】
输入：x
输出：a = x
输入：y
输出：b = y
【输入缓冲区分析】
- 输入 a，第一次匹配前：
x\n
- 第一次匹配后，并输出 a 的值为“x”：
\n
- 执行 fflush，此时缓冲区为空：
- 输入 b，第二次匹配前：
y\n
- 第二次匹配后，b 匹配到了“y”：
\n
实战：空一行表示输入完毕
【描述】每行输入两个字符串，当输入到空行时，表示输入完毕。请输出这些字符串。
【输入实例】
aaa bbb
ccc ddd
eee fff
（该行空行，表示输入完毕）
该输入等价于：
aaa bbb\nccc ddd\neee fff\n\n
当读到只有 \n 的一行时，表示输入完毕。
【输出实例】
aaa bbb
ccc ddd
eee fff
【分析】这题很考验你对输入缓冲区原理的理解。每次检测字符串 A 的第一个字符，若第一个字符是 \n 则停止输入；若不是 \n，则用另一个字符串变量 B 读取剩下的字符串，并将 B 拼接到 A 的后面。除此之外，每读入一行字符串，就要吸收掉最后的 \n。
【题解】
#include <cstdio>
#include <cstring>
using namespace std;
int main(){
char word[20][20] = {0};
char mean[20][20] = {0};
char tmp[20];
int i, j;
for (i = 0; ; i++){
if ((word[i][0] = getchar()) == '\n') //检测第一个字符
break;
word[i][1] = '\0';
scanf("%s", tmp); // 读入 word 的剩余字符
scanf("%s", mean[i]);
strcat(word[i], tmp); // word 的第一个字符与剩余字符拼接在一起
tmp[0] = '\0'; // 清空字符串
getchar(); // 吸收换行符
}
for (j = 0; j < i; j++)
printf("%s %s\n", word[j], mean[j]);
}
