在C语言中使用scanf函数及其与输入缓冲区的关系

Question

我尝试理解scanf和输入缓冲区之间的关系。我使用以下格式字符串来使用scanf：

int z1,z2;
scanf("%d %d", &z1,&z2);

请尝试理解一下为什么我可以在输入数字54后输入尽可能多的空格(回车，空格，制表符)。

据我所知，我按下的每个键都会放在输入缓冲区中，直到我按下Enter键。

因此，如果我输入54并按Enter键，输入缓冲区包含3个元素，即两个数字和换行符。因此我的缓冲区看起来像 [5][4][\n]。

现在scanf/formatstring是从左向右进行评估的。所以第一个%d匹配54，54存储在z1中。

由于格式字符串中有空格，因此由按下第一个Enter键引起的换行符(\n)被"消耗"了。

因此，在第一个%d和空格(\n)的评估之后，缓冲区再次为空。

现在scanf尝试评估格式字符串中的第二个(也是最后一个)%d。 因为缓冲区现在是空的，scanf等待进一步的用户输入(用户输入=在我的情况下从stdin读取，即键盘)。

因此，缓冲区状态/动作序列如下:

缓冲区为空 - > 调用scanf - > scanf阻塞用户输入 -> 用户输入为: 54 Enter - > 缓冲区包含: [5][4][\n] - > 评估第一个%d - > 缓冲区包含[\n] - > 评估空格 - > 缓冲区为空 - > scanf阻塞用户输入(因为评估第二个也是最后一个%d) - > ...。

我理解得对吗？(对不起，英语不是我的母语)

问候。

- knowledge

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如果您使用终端，则终端对输入的处理也起到一定作用; 通常，程序只会收到完成的输入行，但这并不是必须的。更容易讨论程序从文件中进行输入重定向的行为，例如prog < prepared-inp.txt，在Windows命令 shell 和各种Linux shell 中的工作方式相似。 - Peter - Reinstate Monica

请注意，"%d%d"格式字符串的行为完全相同；解析第一个整数时会在遇到第一个非数字字符（包括换行符等空格字符）时停止，而第二个%d格式正确地跳过它遇到的所有空格字符，因为它只对数字感兴趣。格式字符串中的空格字符仅对%c和%[...]有意义（否则将其分配给相应的参数）。 - Peter - Reinstate Monica

我本身也不喜欢“缓冲区”范式，因为可能没有任何缓冲区，或者可能有任意数量的缓冲区（在键盘、远程终端/计算机、接入点、网络卡、程序中）。后者可能是你的意思（可以使用setbuf()更改），但你也可以禁用它！有趣的是*getchar()看到的字符序列*。它们确切来自哪里以及它们是否被缓冲在某个地方是次要的。 - Peter - Reinstate Monica

@PeterSchneider 空格对于 %n 也非常重要。 - Spikatrix

@CoolGuy 你的意思是输入中的空白字符[不会]被跳过 -- 因此在赋值之前[不会]被计算 -- 取决于格式中 %n 之前是否存在空白字符？没错。当然了;-)。 - Peter - Reinstate Monica

Answer 1

据我理解，我按下的每个键都会被放入输入缓冲区，直到我按下回车键为止。

是的。按下回车键会将数据刷新到stdin（标准输入流）中。请注意，它还会发送\n到stdin中。

所以如果我输入54并按Enter键，则输入缓冲区包含3个元素，两个数字和换行符。因此，我的缓冲区看起来像[5] [4] [\n]。

是的。

现在scanf/formatstring从左到右进行评估。因此第一个％d匹配54，54存储在z1中。

正确的。

由于格式字符串中的空格，因此从按下第一个回车键引起的换行符（\n）被“消耗”。

正确。

因此，在评估第一个％d和空格（\n）之后，缓冲区再次为空。

是的。

现在scanf尝试评估格式字符串中的第二个（也是最后一个）％d。

不完全正确。

两个%d之间的空格是一个空白字符，在scanf的格式字符串中，空白字符指示scanf扫描和丢弃所有的空白字符（如果有），直到第一个非空白字符。这可以在C11标准的委员会草案n1570中看到：

7.21.6.2 fscanf函数

[...]

5. 由空格字符组成的指令通过读取输入直到第一个非空格字符（未读取的字符）或者无法再读取为止来执行。该指令永远不会失败。

这意味着执行仍然停留在%d之间的空格处，因为它还没有遇到非空白字符。

由于缓冲区现在为空，scanf等待进一步的用户输入（在我的情况下是从标准输入读取，即键盘输入）。

是的。

所以，

"缓冲区为空 -> 调用 scanf -> scanf 阻塞等待用户输入 --> 用户输入为：54\n --> 缓冲区包含：54\n --> 对第一个 %d 进行评估 --> 缓冲区包含 \n --> 评估空格 --> 缓冲区为空 --> scanf 阻塞等待用户输入 (因为评估了第二个和最后一个 %d) --> ..."

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请注意，当在%d之间有许多空格字符或没有空格字符（在%d之前）时，scanf的行为方式将与%d相同，因为%d已经跳过了前导空格字符。实际上，唯一对于空格字符具有重要意义的格式说明符是%c、%[和%n，如n1570所示：

7.21.6.2 fscanf函数

[...]

8. 输入的空白字符（由isspace函数指定）将被跳过，除非规范包括[、c或n说明符。²⁸⁴

- Spikatrix

Answer 2

基本上是这样的。

Scanf读取输入缓冲区（stdin）。

在Windows cmd.exe终端中，按下回车键会将您键入的内容刷新到输入缓冲区中，使您的第一个变量被填充。

然后再次提示，以填写第二个变量。

- Magisch

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scanf在进行%c和%[..]转换时不会停留在空格处。 - Peter - Reinstate Monica