C语言scanf函数以及缓存详解

前言

以下代码都是在VC6.0环境下完成的；
对于缓冲这个知识，我觉得还有一些疏漏或错误，但是我又没找到很详尽的资料，有知道的朋友欢迎留言讨论；

需要清楚的几个知识点（以笔记本电脑为例）

人们一个传统的思维就是，笔记本是一个整体，键盘，鼠标，硬盘，显示器，话筒，摄像头，喇叭等都是一个整体；这些组合起来确实是一个笔记本，但是对于CPU来说，这些设备都是外部输入输出设备（I/O），输出的是什么，输入的是什么？是数据；
什么是输入设备，什么是输出设备？
输入设备：首先这是一个设备，设备的功能是用来输入信息；比如键盘，鼠标，咱们很容易理解键盘，当我在这儿敲打键盘写博客的时候，屏幕上会显示字，所以这是一个键盘向电脑输入信息的设备；这里注意：对于键盘来说，数据是在输入（到电脑），但对于CPU来说，数据是在读取
输出设备：同理就是用来输出信息的设备，比如你眼前的这个笔记本电脑屏幕；屏幕可以显示动画，文字，图片和视频；同理还有打印机，咱们经常打印一个word文件，很显然，CPU讲这个word输出到打印机；此时，对于打印机和屏幕来说，数据是在读取，对于CPU来说，数据是在写入（到输出设备）
C语言中scanf()函数的分隔符：空格(space)，回车(enter)，指标符(table)；

scanf() ：标准输入函数

定义：scanf()函数在stdio.h头文件中可以找到声明；如下图；

返回值：从上图中可以看出函数返回值类型是 int ，所以函数结束是有返回类型的；一般返回值为：EOF，0，1，2，3…其对应的意义是：
比如：scanf(“%d%d”,&x,&y);

返回值	意义
EOF	程序遇到错误或遇到end of file
0	x和y都没有被成功读入
1	只有x被成功读入
2	x和y都被成功读入

处理机制
scanf()以删除的方式从缓冲区读取数据（输入设备的数据存储缓冲区，比如键盘）；也就是说，scanf从缓冲区读入一个数据项，该数据项在缓冲区中就被清除掉了。而如果scanf需要读取一个数据项，返现缓冲区当前是空的，那么程序就会在scanf代码处阻塞，等待用户输入，scanf函数接收到相应的数据项之后，在缓冲区中将这一数据项清除，scanf函数返回，程序继续执行。
我们以一个简单程序流程说明处理机制：

1.编写代码：

#include <stdio.h>

void main()
{
    int a;
    printf("请输入一个整数：");
    scanf("%d",&a);
    printf("a=%d\n",a);

}

输出结果
处理机制 (这里只针对%d)

当程序执行到“scanf（“%d”,&a）;”时，程序向CPU发出指令，要求其先检测输入缓冲内有没有数据，本程序内输入缓冲内没有数据，CPU开始等待输入设备（键盘）向输入缓冲内输入数据，这里咱们输入一个“2”，输入后按enter（回车），此时2和换行符一并被输入设备写入输入缓冲，输入缓冲检测到有回车进来了，CPU开始执行读取指令，将2读取后将其从输入缓冲清除，从输入缓冲将数据“2”赋值给a，由于a是一个具体的地址空间变量，所以赋值结束后，CPU将a的值写入输入缓冲，对于笔记本电脑而言，a的保存输出设备就是电脑硬盘，所以电脑硬盘就是输出设备；这样就完成了几个操作；（以上并不是详细的讲解，比如将2从输入设备删除后，还剩一个换行符没处理，下面说缓冲的时候再详细说）
scanf对不同类型输入的处理方式
4.1 整数%d
对于整型数据的输入，也就是说”%d”类型的输入，scanf默认的分割符是所有的空白字符(空格，回车和指标符都行)。也就是说如果一个scanf函数中出现scanf(“%d%d”,&a,&b)，那么用任何一个空白字符来分隔两个整数a,b的值，变量a,b都可以接收到正确的输入。另外，要注意的是，scanf对于数字输入，会忽略输入数据项前面的空白字符。
下面举个例子：

#include <stdio.h>

void main()
{
    int a,b;
    printf("请输入a和b的值：");
    scanf("%d%d",&a,&b);   //分隔符用空格
    printf("a=%d\nb=%d\n",a,b);
    printf("----------------\n");

    int c,d;
    printf("请输入c和d的值：");
    scanf("%d%d",&c,&d);    //分隔符用Tab
    printf("c=%d\nd=%d\n",c,d);
    printf("----------------\n");   
}

运行：

4.2字符串%s
scanf对于字符串输入的处理和对整数类似，会忽略前导的空白字符，而且默认的分隔符是所有的空白字符。但是，要注意的是，由于C语言中，没有string类型，都是用char型数组来表示。因此，scanf会为每一个输入的字符串最后加一个‘\0’ （NULL）。下面是一个例子，可以看出scanf这货的边界控制还是要

#include <stdio.h>
void main()
{
    char a[5],b[5];  
    int i;  
    printf("请输入a和b的值：");  
    scanf("%s%s",a,b);     
    printf("a=%s,b=%s\n",a,b);  
    for(i=0;i<5;i++)  
        printf("%d:(%c) ",a[i],a[i]);  
    printf("\n");  
    for(i=0;i<5;i++)  
        printf("%d:(%c) ",b[i],b[i]);  
    printf("\n");   

    printf("请再次输入a和b的值：");  
    scanf("%s%s",a,b);  
    printf("a=%s,b=%s\n",a,b);  
    for(i=0;i<5;i++)  
        printf("%d:(%c) ",a[i],a[i]);  
    printf("\n");  
    for(i=0;i<5;i++)  
        printf("%d:(%c) ",b[i],b[i]);  
    printf("\n");  
}

运行：

4.3 字符%c （注意）
scanf在处理对字符数据的输入时，既不会忽略前导空白字符，默认也没有任何分隔字符。所有的字符，包括空白字符都会被当成输入字符。举个例子：

 #include <stdio.h>
 void main()
 {
    char a ,b ;  
    printf("请输入a和b的值：");  
    scanf("%c%c",&a,&b);
    printf("a=%c,b=%c\n",a,b);  
    printf("请输入a和b的值：");  
    scanf("%c%c",&a,&b);
    printf("a=%c,b=%c\n",a,b);  
}

运行结果：

C语言中的缓冲区

对程序4.3进行分析能够帮我们更好的理解scanf()函数的分隔符；
分析：
1~5：行程序正常执行；
6：程序走到这里，scanf检测到输入缓冲区没有字符，开始等待输入；我们输入了两个字符AB，这是我们一共在按键上依次按下”A”，”B”，“enter”，于是缓冲区现在有这三个字符；AB被分别分给了字符变量a，b；并且被清除了；于是缓冲区内就剩下了“enter”；
7：程序正常输出a,b值；
8：正常执行程序；
9：程序走到这里，scanf检测缓冲区内有字符，但是只有一个字符“enter”，不够再次分配两个变量的，所以程序让再输入一个字符；可是我们输入了两个字符，AB；程序结束后，a被赋值“enter”，b被赋值A，这时缓冲区不仅将会剩下一个B字符，还会剩下一个“enter”；这个缓冲区的内容会随着程序的结束而被消除，由于不操作了，所以我们感觉不到他俩的存在；
10：a，b再次被输出，a被输出了回车，所以换行了，a被输出了A；
程序结束；

缓冲区的三种类型
1. 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。
2. 行缓冲（scanf()函数的缓冲类型就是这个）
　　在这种情况下，当在输入和输出中遇到换行符时，执行真正的I/O操作。这时，我们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。
3. 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。

缓冲区的刷新
下面几种情况将引起缓冲区刷新，也就是清空所有数据：
1) 缓冲区被写满；
2) 执行flush语句；
3) 执行endl语句；
4) 关闭文件；

fflush(stdin)函数清楚缓冲区
举例：

 #include <stdio.h>
 void main()
 {
    char a ,b ;      printf("请输入a和b的值：");  
    scanf("%c%c",&a,&b);
    fflush(stdin);      //清楚输入缓冲区；
    printf("a=%c,b=%c\n",a,b);  
    printf("请输入a和b的值：");  
    scanf("%c%c",&a,&b);
    printf("a=%c,b=%c\n",a,b);  
}