C语言printf()/scanf()的转换说明和转换说明修饰符

printf()的转换说明和转换说明修饰符

概览

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1.printf()简介

printf()是C语言标准库函数，用于将格式化后的字符串输出到标准输出。标准输出，即标准输出文件，对应终端的屏幕。

printf()申明于头文件stdio.h。

函数原型：

int printf ( const char * format, ... );

返回值： 正确：返回输出的字符总数；错误：返回负值。

与此同时，输入输出流错误标志将被置值，可由指示器ferror来检查输入输出流的错误标志。

调用格式： printf()函数的调用格式为:printf("格式化字符串",输出表列)。

格式化字符串包含三种对象，分别为： （1）字符串常量； （2）格式控制字符串； （3）转义字符。 字符串常量原样输出，在显示中起提示作用。输出表列中给出了各个输出项，要求格式控制字符串和各输出项在数量和类型上应该一一对应。

其中格式控制字符串是以%开头的字符串，在%后面跟有各种格式控制符，以说明输出数据的类型、宽度、精度等。

注：本文的所有示例代码均在Linux环境下以g++ 4.4.6编译成64位程序的执行。

2.格式控制字符串详解

printf的格式控制字符串组成如下：

%[flags][width][.prec][length]type

%[标志][最小宽度][.精度][类型长度]类型。

2.1类型（type）

首先说明类型，因为类型是格式控制字符串的重中之重，是必不可少的组成部分，其它的选项都是可选的。type用于规定输出数据的类型，含义如下：

注意： （1）使用printf输出宽字符时，需要使用setlocale指定本地化信息并同时指明当前代码的编码方式。除了使用%S，还可以使用%ls。 （2）%a和%A是C99引入的格式化类型，采用十六进制p计数法输出浮点数。p计数法类似E科学计数法，但不同。数以0x开头，然后是16进制浮点数部分，接着是p后面是以 2为底的阶码。以上面输出的15.15为例，推算输出结果。15.15转换成二进制为1111.00 1001 1001 1001 1001 ...，因为二进制表示数值的离散特点，计算机对于小数有时是不能精确表示的，比如0.5可以精确表示为

（3）格式控制字符串除了指明输出的数据类型，还可以包含一些其它的可选的格式说明，依序有 flags, width, .precision and length。下面一一讲解。

2.2标志（flags）

flags规定输出样式，取值和含义如下：

示例：

printf("%5d\n",1000);//默认右对齐,左边补空格
printf("%-5d\n",1000); //左对齐,右边补空格 
printf("%+d %+d\n",1000,-1000); //输出正负号 
printf("% d % d\n",1000,-1000); //正号用空格替代，负号输出 
printf("%x %#x\n",1000,1000); //输出0x 
printf("%.0f %#.0f\n",1000.0,1000.0)//当小数点后没有值时依然输出小数点 
printf("%g %#g\n",1000.0,1000.0); //保留小数点后后的0 
printf("%05d\n",1000); //前面补0

输出结果：

 1000
1000
+1000 -1000
 1000 -1000
3e8 0x3e8
1000 1000.
1000 1000.00
01000

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2.3输出最小宽度（width）

用十进制整数来表示输出的最少位数。若实际位数多于指定的宽度，则按实际位数输出，若实际位数少于定义的宽度则补以空格或0。width的可能取值如下：

2.4精度（.precision）

精度格式符以“.”开头，后跟十进制整数。可取值如下：

示例：

printf("%.8d\n",1000);  //不足指定宽度补前导0，效果等同于%06d
printf("%.8f\n",1000.123456789); //超过精度，截断 
printf("%.8f\n",1000.123456); //不足精度，补后置0 
printf("%.8g\n",1000.123456); //最大有效数字为8位 
printf("%.8s\n",“abcdefghij”); //超过指定长度截断

输出结果：

00001000
1000.12345679
1000.12345600
1000.1235
abcdefgh

注意，在对浮点数和整数截断时，存在四舍五入。

2.5类型长度（length）

类型长度指明待输出数据的长度。因为相同类型可以有不同的长度，比如整型有16bits的short int，32bits的int，也有64bits的long int，浮点型有32bits的单精度float和64bits的双精度double。为了指明同一类型的不同长度，于是乎，类型长度（length）应运而生，成为格式控制字符串的一部分。

因为Markdown表格不支持单元格合并，背景颜色等样式，所以直接引用printf.C++ reference的表格。

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注意：黄色背景行标识的类型长度说明符和相应的数据类型是C99引入的。

示例代码：

printf("%hhd\n",'A');       //输出有符号char 
printf("%hhu\n",'A'+128); //输出无符号char 
printf("%hd\n",32767); //输出有符号短整型short int 
printf("%hu\n",65535); //输出无符号短整型unsigned short int 
printf("%ld\n",0x7fffffffffffffff); //输出有符号长整型long int 
printf("%lu\n",0xffffffffffffffff); //输出有符号长整型unsigned long int

输出结果：

65
193
32767
65535
9223372036854775807
18446744073709551615

注意： long int到底是32bits还是64bits跟生成的程序是32bits还是64bits一一对应，如果使用g++编译程序的话，可通过-m32或-m64选项分别生成32bits和64bits的程序。因本人测试代码编译生成的是64bits的程序，所以long int也就是64btis。

3.转义字符

转义字符在字符串中会被自动转换为相应操作命令。printf()使用的常见转义字符如下：

4.关于printf缓冲

在printf的实现中，在调用write之前先写入IO缓冲区，这是一个用户空间的缓冲。系统调用是软中断，频繁调用，需要频繁陷入内核态，这样的效率不是很高，而printf实际是向用户空间的IO缓冲写，在满足条件的情况下才会调用write系统调用，减少IO次数，提高效率。

printf在glibc中默认为行缓冲，遇到一下几种情况会刷新缓冲区，输出内容： （1）缓冲区填满； （2）写入的字符中有换行符\n或回车符\r； （3）调用fflush手动刷新缓冲区； （4）调用scanf要从输入缓冲区中读取数据时，也会将输出缓冲区内的数据刷新。

可使用setbuf(stdout,NULL)关闭行缓冲，或者setbuf(stdout,uBuff)设置新的缓冲区，uBuff为自己指定的缓冲区。也可以使用setvbuf(stdout,NULL,_IOFBF,0);来改变标准输出为全缓冲。全缓冲与行缓冲的区别在于遇到换行符不刷新缓冲区。

printf在VC++中默认关闭缓冲区，且只能设置全缓冲。输出时会及时的输到屏幕

Linux和Windows下的缓冲区管理可见：C的全缓冲、行缓冲和无缓冲。

5.小结

关于本文，个人存在两个疑问。第一个是C++ Reference中还提到了一个type：%F，目前还没有发现该type的用处与%f的区别所在，也请知之者留言告知，万分感谢。第二个是在输出宽字符串时，发现将printf和wprintf同时使用时，wprintf无法输出，具体不知原因，这里建议不要同时使用printf和wprintf，以免发生错误。知道为何的读者也请告知，谢谢！

printf和wprintf不能同时输出宽字符串的示例代码如下：

#include <stdio.h>
#include <wchar.h>
#include <locale.h>

int main(int argc,char* argv[]){ 
    char test[]="测试Test"; setlocale(LC_ALL,"zh_CN.UTF-8"); 
    wchar_t wtest[]=L"0m~K0m~UTest"; 
    printf("printf:%S\n",wtest); 
    //语句1：可正常输出"测试Test" wprintf(L"wprintf:%S\n",wtest); 
    //语句2：无任何内容输出 
}

上面的代码中语句1和语句二不能同时存在，否则只能正常输出第一个。原因尚不清楚，估计和wprintf和printf内部实现有关，也不知道在Windows平台是否也存在这种问题，有兴趣的读者可以尝试一下。下一篇博文预估将集结全部火力，探讨解决这个问题，wprintf的具体用法，字符编码等相关问题，敬请期待。

scanf()的转换说明和转换说明修饰符

1.scanf()简介

前言

scanf()和printf()类似, 也是使用格式字符串和参数列表.。

scanf中的格式字符串表明字符输入流的目标整数类型。

两个函数主要的区别在参数列表中. printf()函数使用变量, 常量和表达式, 而scanf()函数使用指向变量的指针。

使用scanf()有一下两个规则:

如果用scanf()读取基本变量类型的值, 在变量名前加上一个&; 如果用scanf()把字符串读入字符串数组中, 不要使用&.

格式：#include <stdio.h>

int scanf(const char *restrict format,…)

成功：指定的输入项数；出错：返回EOF；输入出错或在任意变换前已到达文件结尾：EOF；

返回值：（详见CPrimerPlus P95）

1. 返回成功读取的项数
2. 如果没有读取任何项，如需要读取一个数字而用户却输入一个非数值字符串，scanf()返回0.
3. 当scanf()检测到“文件结尾”时，会返回EOF（EOF是字符串中的特殊值，通常手动用#define指令把它定义为-1）（在CPrimerPlus第六章中讨论文件结尾相关内容以及如何利用scanf()返回值，可以使用scanf()返回值检测和处理不匹配的输入）

实现：标准输入流－＞格式转换－＞内存变量中。用于分析输入字符串，并将字符序列转换成指定类型的变量。格式之后的各个参数包含了变量的地址，以用转换结果初始化这些变量。

原因：要在流中做格式转换，再将结果放到内存变量中

补充：（详见CPrimerPlus P95）

1. 如果使用%s转换说明，scanf()会读取除空白字符外的所有字符。scanf()跳过空白字符开始读取第一个非空白字符，并保存非空白字符直到遇到下以恶搞空白字符，这意味这%s转换说明只能读取不包含空白地府的字符串，scanf会在字符序列的末尾加上\0，让数组中的内容形成一个字符串。（空格符，制表符，换行符统称为空白字符）
2. 注意以%d为例，如果scanf()函数读取到非数字字符它会把非数字字符放回输入，这意味着程序在下一次读取输入时，首先读取到的是上一次读取丢失的非数字字符。
3. C语言还可以使用其它的输入函数来处理一些特殊情况，如getchar()和fputs()。这两个函数更适合处理一些特殊情况，如读取单个字符或包含空格的字符串。
4. 除了%c，其它的转换说明都会自动跳过待输入值前面的空白。

注意

读写无符号、短的和长的整数使用的一些转换说明符。

• 当读或写无符号整数时，使用字母u、o或x代替转换说明中的d。如果使用了u说明符，那么读（或写）的数是十进制形式；o指明是八进制形式，而x指明是十六进形式。
• 当读或写短整形数时，在d、o、u、x前面加上字母h
• 当读或写长整形数时，在d、o、u、x前面加上字母l。

转换说明符%e、%f、%g用于读和写单精度浮点数，而double和long double类型值则要求略微不同的转换。

• 当读写double类型的数值时，在e、f、g前放置字母l： 注意：只能在scanf函数格式串中使用l，不能在printf函数格式串中使用。在printf函数格式串中，转换e、f、g可以用来写float型或double型值。
• 当读或写long double类型的值时，在e、f、g、前放置字母L

转换说明符%c允许scanf函数和printf函数对单独一个字符进行读写操作。在读入字符前，scanf 函数不会跳过空白字符。如果下一个未读字符是空格，那么scanf 函数将读入空格。为了强制scanf 函数在读入字符前跳过空白字符，需要在格式串转换说明符%c前面加上一个空格。

可以使用getchar 函数和 putchar 函数來代替调用scanf 函数和printf 函数。每次调用getchar 函数时，它会读入一个字符，并返回这个字符。需要使用复制操作将返回值存储在变量中。和scanf 函数一样，getchar 函数也不会在读取时跳过空白字符。putchar 函数用来写单独的一个字符，如putchar（ch）。

2.ANSI C中scanf()的转换说明

详见CPrimerPlus P93

3.scanf()转换说明中的修饰符

详见CPrimerPlus P94