第6章输入与输出

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第6章：输入与输出——scanf与printf的格式化输入输出，getchar与putchar的使用

说到C语言的输入输出，这可能是你每天打交道最多的东西了。我个人习惯把这一章叫做「C语言的嘴巴和耳朵」——printf是嘴巴，负责把数据说出来；scanf是耳朵，负责听用户输入。而getchar和putchar呢，就是更基础的「单字」交流方式。

嗯，咱们今天就把这些东西彻底讲透。我保证，学完这一章，你写代码时再也不会被输入输出卡脖子。

6.1 printf：格式化输出

printf这玩意儿，说白了就是「按指定格式打印」。它的原型在stdio.h里，你每次用之前都得记得#include一下。

#include <stdio.h>

int main() {
    int age = 25;
    float height = 1.78;
    char grade = 'A';
    
    printf("年龄：%d，身高：%.2f米，成绩：%c\n", age, height, grade);
    return 0;
}

这里面的%d、%.2f、%c就是格式占位符。我刚开始学的时候老记混，后来自己总结了个口诀：「d是整数，f是浮点，c是字符，s是字符串」。你想想看，是不是好记多了？

6.1.1 常用格式说明符

格式符	含义	示例
%d	有符号十进制整数	printf("%d", 100);
%u	无符号十进制整数	printf("%u", 200);
%f	浮点数（默认6位小数）	printf("%f", 3.14);
%.2f	保留两位小数的浮点数	printf("%.2f", 3.14159);
%c	单个字符	printf("%c", 'A');
%s	字符串	printf("%s", "Hello");
%x	十六进制（小写）	printf("%x", 255);
%p	指针地址	printf("%p", &age);

小技巧： 我在项目中经常用%p来调试指针，看地址对不对。特别是嵌入式开发里，指针指飞了，用%p一打就知道问题在哪。

6.1.2 宽度与精度控制

有时候你想让输出对齐，比如打印一个表格。这时候宽度控制就派上用场了。

int a = 5, b = 123, c = 4567;
printf("%4d\n", a);   // 输出："   5"（右对齐，占4位）
printf("%-4d\n", b);  // 输出："123 "（左对齐，占4位）
printf("%04d\n", c);  // 输出："4567"（前面补0）

精度控制主要用在浮点数上。%.2f就是保留两位小数，%.3f就是三位。我记得有一次做传感器数据采集，要求精度到小数点后三位，我就是用%.3f搞定的。

6.2 scanf：格式化输入

scanf是printf的「反向操作」——它从键盘读取数据，存到变量里。但这里有个大坑，我当年踩过不止一次。

重要提醒： scanf的第二个参数开始，必须传变量的地址！不是变量本身！

int age;
float height;
char name[50];

printf("请输入年龄：");
scanf("%d", &age);      // 注意&符号

printf("请输入身高：");
scanf("%f", &height);   // 注意&符号

printf("请输入姓名：");
scanf("%s", name);      // 数组名本身就是地址，不需要&

为什么会这样？因为scanf需要知道「把数据写到哪里去」。你传变量本身，它只知道值，不知道地址。传&age，它才知道内存位置。嗯，这里要特别注意，字符串数组名本身就是地址，所以不用加&。

6.2.1 scanf的常见问题

我曾经在项目里遇到过一个诡异的问题：用户输入完一个整数后，按了回车，结果下一个字符输入直接跳过了。后来才发现，是缓冲区里残留的换行符搞的鬼。

int num;
char ch;

printf("输入一个数字：");
scanf("%d", &num);

// 这里有个坑！缓冲区里还留着'\n'
printf("输入一个字符：");
scanf("%c", &ch);  // 这个ch会直接读到'\n'，而不是你想要的字符

解决办法很简单：在%c前面加个空格，或者用getchar吃掉那个换行符。

// 方法1：加空格
scanf(" %c", &ch);  // 空格会跳过空白字符

// 方法2：吃掉换行
getchar();  // 吃掉缓冲区里的'\n'
scanf("%c", &ch);

6.3 getchar与putchar：字符级输入输出

这两个函数是C语言里最基础的I/O操作。getchar从标准输入读一个字符，putchar向标准输出写一个字符。说白了，就是一次只处理一个字符。

char c;
printf("请输入一个字符：");
c = getchar();      // 读取一个字符
putchar(c);         // 输出这个字符
putchar('\n');      // 输出换行

你可能会问：「这有啥用？printf和scanf不是更方便吗？」

我告诉你，在嵌入式开发里，getchar和putchar特别有用。比如串口通信，很多时候就是一次收发一个字节。用printf反而显得笨重。我在做STM32项目时，底层驱动就是基于putchar实现的printf重定向。

6.3.1 getchar的返回值

这里有个细节很多人会忽略：getchar返回的是int类型，不是char。为什么？因为它要能返回EOF（文件结束标志）。EOF通常是-1，而char可能是无符号的，存不下-1。

int c;  // 注意是int，不是char
while ((c = getchar()) != EOF) {
    putchar(c);
}

这个模式在读取文件或标准输入时非常常见。我写命令行工具时经常用这个循环，逐字符处理输入流。

6.4 知识体系总览

下面这张图帮你理清本章的知识结构，建议保存下来随时回顾。

6.5 综合示例：一个简单的计算器

咱们把今天学的知识串起来，写一个简单的计算器程序。这个程序支持加减乘除，用户输入两个数和运算符，程序输出结果。

#include <stdio.h>

int main() {
    double num1, num2, result;
    char op;
    
    printf("请输入表达式（如：3.5 + 2.1）：\n");
    scanf("%lf %c %lf", &num1, &op, &num2);
    
    switch(op) {
        case '+':
            result = num1 + num2;
            break;
        case '-':
            result = num1 - num2;
            break;
        case '*':
            result = num1 * num2;
            break;
        case '/':
            if (num2 != 0) {
                result = num1 / num2;
            } else {
                printf("错误：除数不能为0！\n");
                return 1;
            }
            break;
        default:
            printf("错误：不支持的运算符！\n");
            return 1;
    }
    
    printf("%.2f %c %.2f = %.2f\n", num1, op, num2, result);
    return 0;
}

这个例子用到了scanf的格式化输入、printf的格式化输出，还有switch分支判断。你想想看，如果不用格式化输入，你得写多少代码来解析用户输入？这就是scanf的威力。

    避坑指南： 我曾经在写类似程序时，忘了处理除零的情况。结果用户输入"5/0"，程序直接崩溃了。从那以后，我写任何除法都会先检查除数是否为0。这个习惯救了我很多次。

6.6 总结

今天咱们把C语言的输入输出彻底过了一遍。printf和scanf是格式化I/O的主力，getchar和putchar是字符级I/O的基础。记住几个关键点：

printf的格式说明符要跟变量类型匹配，否则输出会乱码
scanf必须传地址，字符串除外
getchar返回int，不是char，为了能检测EOF
缓冲区问题很常见，记得用空格或getchar清掉换行符

这些知识看着简单，但实际项目中出问题最多的往往就是这些基础操作。我见过太多人因为scanf没加&而debug一下午。嗯，希望你能少走这些弯路。

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