學習 C 的過程中,通常是從主控台,也就是文字模式下開始,為了與程式互動,在主控台下輸出程式執行結果,或是從主控台取得使用者的輸入資料是基本需求,在 C 中標準輸入輸出是由 stdio.h 提供,這也就是為何要在程式的一開頭總是加上:
#include <stdio.h>
將訊息輸出至主控台,稱之為標準輸出(Stand output),C 藉由 printf()
將訊息輸出至主控台,至今已經看過幾個 printf()
函式的應用了,基本上,printf()
就是將指定的文字、數值等輸出至螢幕上,並且執行過後會傳回所輸出的字元數,例如:
#include <stdio.h>
int main(void) {
int count = printf("This is a test!\n");
printf("%d\n", count);
return 0;
}
"This is a test!\n"
當中包括換行字元,共有 16 個字元,因此 count
的值會是 16,顯示結果如下:
This is a test!
16
標準輸出可以被重新導向至檔案,可以在執行程式時使用 >>
將輸出結果導向至指定檔案,例如(假設編譯後的可執行檔為 main):
main >> result.txt
如果程式的目的是顯示 "Hello! World!"
,則上面的執行會將結果導向至 result.txt,而不會在螢幕上顯示 "Hello! World!"
,result.txt中將會有輸出結果 Hello! World!。
要重新導向標準輸出是用 >
,標準輸入則是 <
,而 >>
除了重導標準輸出,還有附加的功能,也就是會把輸出附加到被導向的目標檔案後頭,如果目標檔案本來不存在,那麼效果就和 >
一樣。
如果在使用 printf
時要指定整數、浮點數、字元等進行顯示,要配合格式指定字(format specifier),以下列出幾個可用的格式指定碼:
%c
:以字元方式輸出%d
:10 進位整數輸出%o
:以 8 進位整數方式輸出%u
:無號整數輸出%x
、%X
:將整數以 16 進位方式輸出%f
:浮點數輸出%e
、%E
:使用科學記號顯示浮點數%g
、%G
:浮點數輸出,取%f
或%e
(%f
或%E
),看哪個表示精簡%%
:顯示 %%s
:字串輸出%lu
:long unsigned
型態的整數%p
:指標型態
基本上,要顯示的是什麼資料型態,就必須搭配對應資料型態的格式指定字,但 %d
若用來輸出某個字元,將顯示其整數編碼值,若 %c
用來顯示某個整數,將顯示該整數對應編碼的字元,一個使用的範例如下所示:
#include <stdio.h>
int main(void) {
printf("顯示字元 %c\n", 'A');
printf("顯示字元編碼 %d\n", 'A');
printf("顯示字元編碼 %c\n", 65);
printf("顯示十進位整數 %d\n", 15);
printf("顯示八進位整數 %o\n", 15);
printf("顯示十六進位整數 %X\n", 15);
printf("顯示十六進位整數 %x\n", 15);
printf("顯示科學記號 %E\n", 0.001234);
printf("顯示科學記號 %e\n", 0.001234);
return 0;
}
顯示結果如下所示:
顯示字元 A
顯示字元編碼 65
顯示字元編碼 A
顯示十進位整數 15
顯示八進位整數 17
顯示十六進位整數 F
顯示十六進位整數 f
顯示科學記號 1.234000E-03
顯示科學記號 1.234000e-03
可以在輸出浮點數時指定精度,例如若為浮點數:
printf("example:%.2f\n", 19.234);
.2
指定小數點後取兩位,執行結果會輸出:
example:19.23
也可以指定輸出時,至少要預留的字元寬度,無論是數值或字串,例如:
printf("example:%6.2f\n", 19.234);
整數 6 表示預留 6 個字元寬度,由於預留了 6 個字元寬度,不足的部份要由空白字元補上,執行結果會輸出如下(19.23只佔五個字元,所以補上一個空白在前端):
example: 19.23
若在 %
之後指定負號,例如 %-6.2f
,表示靠左對齊,沒有指定則靠右對齊,例如:
#include <stdio.h>
int main(void) {
printf("example:%6.2f\n", 19.234);
printf("example:%-6.2f\n", 19.234);
return 0;
}
顯示結果如下:
example: 19.23
example:19.23
若事先無法決定字元寬度,則可以使用 *
,例如:
#include <stdio.h>
int main(void) {
printf("%*d\n", 1, 1);
printf("%*d\n", 2, 1);
printf("%*d\n", 3, 1);
return 0;
}
printf()
的 *
將被之後的第一個引數所取代,所以第一個 printf()
將預留一個字元寬度,第二個預留兩個字元寬度,第三個預留三個,顯示結果如下:
1
1
1
若是字串的話,也可以使用 %.*s
,這表示要顯示字串中 0 到多個字元,實際的字元數可以在第二個參數指定,例如:
#include <stdio.h>
int main(void) {
printf("%.*s\n", 3, "Justin");
printf("%.*s\n", 5, "Justin");
printf("%.*s\n", 7, "Justin");
}
執行結果如下:
Jus
Justi
Justin
如果打算取得使用者的輸入,可以使用標準輸入的 scanf
函式,並搭配格式指定字與 &
取址運算子指定給變數,例如:
#include <stdio.h>
int main(void) {
int input;
printf("請輸入數字:");
scanf("%d", &input);
printf("你輸入的數字:%d\n", input);
return 0;
}
在程式中先宣告了一個整數變數 input
,使用 scanf()
函式時,若輸入的數值為整數,則使用格式指定字 %d
,若輸入的是其他資料型態,則必須使用對應的格式指定字,如果是 double
,特別注意要使用 %lf
來指定。
你必須告知程式儲存資料的變數位址,為此,必須使用 &
取址運算子,這會將變數的記憶體位址取出,則輸入的數值就知道變數的記憶體位址並儲存之(但字元陣列名稱本身就有位址資訊,故不用 &
來取址,之後說明陣列時會再看到)。
執行結果:
請輸入數字:10
你輸入的數字:10
scanf
在接受輸入時,可以接受多個值,也可以指定輸入的格式,例如:
#include <stdio.h>
int main(void) {
int number1, number2;
printf("請輸入兩個數字,中間使用空白區隔):");
scanf("%d %d", &number1, &number2);
printf("你輸入的數字:%d %d\n", number1, number2);
printf("請再輸入兩個數字,中間使用-號區隔):");
scanf("%d-%d", &number1, &number2);
printf("你輸入的數字:%d-%d\n", number1, number2);
return 0;
}
在第一個 scanf
中,指定了使用空白來區隔兩個輸入,而第二個 scanf
中,指定了使用 -
來區隔兩個輸入,一個執行與輸入的結果如下所示:
請輸入兩個數字,中間使用空白區隔):10 20
你輸入的數字:10 20
請再輸入兩個數字,中間使用-號區隔):30-40
你輸入的數字:30-40
scanf
還可以指定可接受的字元集合,例如若只想接受 1 到 5 的字元,則可以如下:
#include <stdio.h>
int main(void) {
char buf[50];
printf("請輸入 1 到 5 的字元:");
scanf("%[1-5]", buf);
printf("輸入的字元為 %s\n", buf);
fflush(stdin); // 清除輸入緩衝區
printf("請輸入 XYZ 任一字元:");
scanf("%[XYZ]", buf);
printf("輸入的字元為 %s\n", buf);
return 0;
}
上面的 str
宣告,為 C 語言中的字元陣列與字串,scanf
函式連續讀入符合集合的字元並放到字元陣列中,直到讀到不符合的字元為止,剩下的字元仍會存在輸入緩衝區中,可以直接使用 fflush(stdin)
清除輸入緩衝區,以利進行下一次重新輸入,scanf
函式若成功,則傳回成功填寫的格式指定字數目,否則直接略過輸入而傳回 0,在學會流程控制語法之後,可以據以判斷該作什麼處理(像是使用 if
來針對不接受輸入時的處理)。
執行結果如下:
請輸入 1 到 5 的字元:146731
輸入的字元為 14
請輸入 XYZ 任一字元:XYZXDX
輸入的字元為 XYZX
你可以使用 %[0-9]
指定取得 0 至 9 的字元,使用 %[A-z]
指定取得 ASCII 表中的 A 到 z 的字元,如果要排除的話,則使用 ^
,例如 %[^ABC]
可取得 ABC
字元以外的所有字元。
在上面的例子中,buf
的長度為 50,輸入的字元最多只能是 49 個(在〈字元陣列與字串〉中會看到,字串是字元陣列,而且最後一個元素必須是空字元),scanf
收到的字元若超出 buf
,稱為緩衝區溢位(buffer overflow),會發生不可預期的結果,甚至成為安全弱點。
預防的方法之一是,限定 scanf
每次執行可以接受的最大字元數,例如:
#include <stdio.h>
int main(void) {
char buf[10];
printf("請輸入字串:");
scanf("%9s", buf);
printf("輸入的字串:%s\n", buf);
return 0;
}
在上例中,若輸入的字元超過 9,buf
也只會收到 9 個字元加上一個空字元,超過的字元會留在輸入緩衝區。
另一個預防輸入超過 buf
長度的方式,是使用 fgets
,這可以參考〈putchar、getchar、puts、fgets〉的說明。