5、标准输入输出：printf格式化、scanf使用陷阱、getchar/putchar、行缓冲与无缓冲

标准输入输出，说白了就是C语言跟用户打交道的窗口。printf往屏幕上吐东西，scanf从键盘收东西。听起来简单？我当年刚入行时也这么想，结果被坑得够呛。今天咱们就把这块掰开揉碎了讲清楚。

5.1 printf格式化——不只是打印字符串

printf的格式化，远比你想象的要强大。我见过不少同事，用了好几年C语言，还在用%d打天下。其实printf的格式控制符，每个字段都有讲究。

先看一个完整的格式说明：

%[标志][宽度][.精度][长度]类型

举个例子：

printf("%-10.3f\n", 3.14159);
// 输出："3.142     "  左对齐，宽度10，保留3位小数

这里每个部分的作用，我整理了一张表：

字段	可选值	作用
标志	- + 空格 # 0	左对齐、显示正号、前导空格、备用格式、补零
宽度	数字 或 *	最小输出宽度，不够则补空格
精度	.数字 或 .*	浮点数小数位数，字符串最大长度
长度	h l ll L z t	修饰数据类型长度
类型	d i u f e g s c p x	指定输出格式

宽度和精度可以用*动态指定，这在写通用函数时特别有用：

int width = 10;
int precision = 3;
printf("%*.*f\n", width, precision, 3.14159);
// 等价于 printf("%10.3f\n", 3.14159);

5.2 scanf使用陷阱——我踩过的坑

scanf这个函数，说它是C语言里最容易出bug的函数之一，一点不过分。我在项目中至少见过十几种由scanf引发的诡异bug。

看个例子：

int age;
char name[50];

printf("请输入年龄：");
scanf("%d", &age);   // 输入 25 回车，缓冲区里还留着 '\n'

printf("请输入姓名：");
gets(name);          // 直接读到 '\n'，name变成空字符串

解决办法？我一般会在scanf后面加一个getchar吃掉多余的换行符：

scanf("%d", &age);
getchar();  // 吃掉换行符

我曾经在一个生产工具里遇到过这个问题。用户不小心按错了键，程序直接卡死。后来我改成这样：

int num;
while (scanf("%d", &num) != 1) {
    printf("输入无效，请重新输入：");
    while (getchar() != '\n');  // 清空缓冲区
}

char line[100];
int num;

fgets(line, sizeof(line), stdin);
if (sscanf(line, "%d", &num) == 1) {
    // 成功解析
} else {
    // 处理错误
}

5.3 getchar与putchar——字符级IO

getchar和putchar是C语言里最基础的字符IO函数。别看它们简单，用好了能写出非常高效的代码。

getchar从stdin读一个字符，返回int类型。为什么是int不是char？因为要返回EOF（通常是-1）。

int ch;
while ((ch = getchar()) != EOF) {
    putchar(ch);
}
// 这个循环会把输入原样输出，直到遇到文件结束符

我写过一个简单的文本统计工具，就用到了getchar：

int ch;
long char_count = 0, line_count = 0;

while ((ch = getchar()) != EOF) {
    char_count++;
    if (ch == '\n') {
        line_count++;
    }
}
printf("字符数：%ld，行数：%ld\n", char_count, line_count);

5.4 行缓冲与无缓冲——理解背后的机制

为什么有时候printf的内容不会立刻显示？为什么getchar要等按了回车才返回？这背后是缓冲机制在起作用。

C语言的缓冲模式有三种：

缓冲模式	触发条件	典型场景
行缓冲	遇到换行符或缓冲区满	标准输出（stdout）
全缓冲	缓冲区满才刷新	文件输出
无缓冲	立即输出	标准错误（stderr）

我画了一张图，帮你理解这三种模式的区别：

行缓冲是什么意思？说白了就是：数据先攒着，遇到换行符才真正输出。你想想看，如果每打一个字符就输出一次，那效率得多低？

但有时候行缓冲会带来麻烦。比如你想打印一个进度条：

for (int i = 0; i < 100; i++) {
    printf("\r进度：%d%%", i);
    // 没有换行符，不会立即显示
    // 需要用 fflush(stdout) 强制刷新
    fflush(stdout);
    usleep(100000);
}

这里如果不加fflush，你什么都看不到，直到循环结束才一次性输出。我刚开始写这类工具时就吃过这个亏。

你可以用setvbuf函数改变缓冲模式：

// 将stdout改为无缓冲
setvbuf(stdout, NULL, _IONBF, 0);

// 将stdout改为行缓冲
setvbuf(stdout, NULL, _IOLBF, 0);

// 将stdout改为全缓冲，缓冲区大小8192
char buf[8192];
setvbuf(stdout, buf, _IOFBF, sizeof(buf));

不过说实话，我很少主动改缓冲模式。默认的行缓冲对大多数场景都够用。只有在写一些特殊工具时，比如实时数据采集、进度显示，才会考虑调整。

嗯，标准输入输出这块，说难不难，说简单也不简单。关键是要理解背后的缓冲机制，以及scanf那些容易踩的坑。记住一句话：能用fgets就别用scanf，能用stderr就别用stdout。这两个原则能帮你省下不少调试时间。

---