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】

1	scanf("%d%d", &a, &b);

【输入】

1 2

【匹配情况】

1	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：

1	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】

1	scanf("%c%c", &a, &b);

【输入 1】

xy

【匹配情况 1】

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】

1	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：

1	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】

1	scanf("%d%c", &a, &b);

【输入 1】

11y

【匹配情况 1】

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】

1	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：

1	scanf("%d %c", &a, &b);

问题 4：字符型数据之间的换行？（1）

【语句】

1	scanf("%c%c", &a, &b);

【输入】

1
2

x
y

【匹配情况】

1	a = 'x', b = ' '

【输入缓冲区分析】

匹配前：

1
2

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】

【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。

1
2

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】

1 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】

1	scanf("%d%d", &a, &b);

【输入】

1 
（换行）
（换行）
2

【匹配情况】

1	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：

1
2
3

\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：

1	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】

1
2
3

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]);
}