如何防止scanf()无限等待输入字符？

Question

我希望在控制台应用程序中实现以下功能:

1. 如果用户输入一个字符，应用程序将执行相应的任务。例如，如果用户输入 1，则程序将执行任务 1；如果用户输入 q，则程序将退出；
2. 如果用户没有输入任何内容，则程序将每 10 秒钟执行一次默认任务（时间不需要非常严格）。

这是我的代码：

#include <stdio.h>
#include <time.h>

char buff[64];
char command;

while(command != 'q')
{
   begin:
   printf(">> ");
   scanf("%s", buff);
   command = buff[0];

   switch (command)
   {
       case '1':
       // task 1 code will be added here;
          break;
       case '2':
       // task 2 code will be added here;
          break;
       case 'q':
          printf("quit the loop.\n");
          break;
   }

   // wait for 10 seconds;
   Sleep(10000);
   // default task code will be added here;

  if(command != 'q')
  {
     goto begin;
  }

}

但问题是，如果没有输入字符，程序将陷入scanf()函数的这一行并永远等待。所以我想知道如何在一定时间后跳过scanf()函数，我的意思是例如，如果1秒钟没有输入，程序可以继续执行，以此来实现上面列出的第二件事。

平台是Windows，如果有关系的话。

_{我已经删除了while()后面的分号，这是一个明显的错误。}

- user3208536

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我不认为有一个标准的方法来实现这个 - 即超时。你的目标平台是哪个？ - cnicutar

你在哪个平台上？如果你在Linux上，你可以使用poll或select来查看STDIN_FILENO上是否发生了什么。 - hetepeperfan

跳转到开始？你正在测试while条件（它在“;”处结束，因此删除它），所以你不需要它（相反，使用“continue”），也不需要“if”。要做更多的“交互式”输入，可以查看ncurses库；有一些关于SO的文献可能会对您感兴趣，例如这里；也许您可以安排一些超时 - 但是当然，您的代码将取决于该库，该库不是标准库的一部分。 - ShinTakezou

可能是在C中实现TFTP的超时的重复问题。 - Lee Duhem

您尚未初始化“command”，因此第一个循环未定义。另外，请删除while循环末尾的“;”，否则您的程序将不会执行循环。 - phuclv

Answer 1

尝试使用select()函数。这样你就可以等待10秒钟，直到你可以从stdin中读取而不会阻塞。如果select()返回零，则执行默认操作。我不知道这是否适用于Windows，因为它符合POSIX标准。如果你在Unix/Linux上进行开发，请尝试man select命令。

我刚写了一个使用select的可行示例：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

#define MAXBYTES 80

int main(int argc, char *argv[])
{
        fd_set readfds;
        int    num_readable;
        struct timeval tv;
        int    num_bytes;
        char   buf[MAXBYTES];
        int    fd_stdin;

        fd_stdin = fileno(stdin);

        while(1) {
                FD_ZERO(&readfds);
                FD_SET(fileno(stdin), &readfds);

                tv.tv_sec = 10;
                tv.tv_usec = 0;

                printf("Enter command: ");
                fflush(stdout);
                num_readable = select(fd_stdin + 1, &readfds, NULL, NULL, &tv);
                if (num_readable == -1) {
                        fprintf(stderr, "\nError in select : %s\n", strerror(errno));
                        exit(1);
                }
                if (num_readable == 0) {
                        printf("\nPerforming default action after 10 seconds\n");
                        break;  /* since I don't want to test forever */
                } else {
                        num_bytes = read(fd_stdin, buf, MAXBYTES);
                        if (num_bytes < 0) {
                                fprintf(stderr, "\nError on read : %s\n", strerror(errno));
                                exit(1);
                        }
                        /* process command, maybe by sscanf */
                        printf("\nRead %d bytes\n", num_bytes);
                        break; /* to terminate loop, since I don't process anything */
                }
        }

        return 0;
}

注意：下面的poll()示例也可以，没有问题。对于其余部分，我选择将可用字节读入缓冲区（最多MAXBYTES）。之后可以进行（s）扫描。 （scanf()不太适合我，但这是个人口味问题）。

- Ronald

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这里有一个类似的问题，附带示例 - https://dev59.com/0lrUa4cB1Zd3GeqPmro1。 - Graeme

非常感谢Ronald和Graeme。然而，我尝试了Graeme建议的示例，但命令窗口将永远显示“无法读取您的输入”，并且两个显示之间没有延迟。因此，我想知道在配置select()函数及其初始化时是否应该注意其他事项，例如FD_ZERO和FD_SET。非常感谢。 - user3208536

谢谢你的代码，Ronald。我刚试了一下，但是num_readable的值总是-1，我无法使用键盘输入任何内容。而且我找不到头文件“unistd.h”，所以我无法使用“read()”函数。我正在Windows 7上使用Microsoft Visual C++ 2010 Express。 - user3208536

好的，我没有注意到你使用的是Windows。我不是很擅长Windows，但是read()函数并没有做什么特别的事情。基本上，您需要一个从stdin读取而不会阻塞的函数，如果它无法读取适合其缓冲区的字符，则不会阻塞。在Windows中，我认为它被称为ReadFile()。您可能想要使用FormatMessage()而不是strerror()。 - Ronald

嗨，Ronald，很抱歉再次打扰你。问题是在“输入命令：”后，我无法输入任何字符，并且select()函数的返回值始终为-1，屏幕将显示：“select中的错误：没有错误”。你对这个问题有什么想法吗？ - user3208536

np。一些谷歌搜索揭示了在Windows下，select()调用针对套接字。任何其他形式的异步I/O都使用ReadFile()函数，与npOverlapped参数结合使用。这意味着您将不得不使用Windows I/O接口。 但并非一切都已经失去。也许你很幸运。参数readfds将为所有可读文件设置位，可以通过if (FD_ISSET(fd_stdin, readfds)) ...进行测试，而不是返回值。这可能有效，也可能无效，但值得一试。 - Ronald

Answer 2

以下是一个使用 poll 实现的工作示例（可能是在 Linux 上最“正确”的方法）：

#include <unistd.h>
#include <poll.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
    struct pollfd mypoll = { STDIN_FILENO, POLLIN|POLLPRI };
    char string[10];

    if( poll(&mypoll, 1, 2000) )
    {
        scanf("%9s", string);
        printf("Read string - %s\n", string);
    }
    else
    {
        puts("Read nothing");
    }

    return 0;
}

超时是 poll 的第三个参数，单位是毫秒 - 以下示例将等待 2 秒钟以获得标准输入上的输入。Windows 有 WSAPoll，它应该工作方式类似。

- Graeme

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WSAPoll仅适用于套接字。 - Matteo Italia

Answer 3

问题在于程序将陷入scanf()函数的行中，永远等待输入字符。 在while后面删除分号。

- haccks

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你绝对是对的关于分号。然而，如果用户没有输入任何内容，这如何解决程序在10秒后执行默认任务的问题？ - hetepeperfan

这只是关于第一个问题的事情。 - haccks

Answer 4

很遗憾，您所要求的在普通的ISO C中是不可能实现的。然而，大多数平台都提供了特定于平台的扩展功能，可以提供您需要的功能。

由于您说明您的问题适用于Microsoft Windows，您正在寻找的两个函数是WaitForSingleObject和ReadConsoleInput。您将无法使用函数scanf或C风格的流（FILE*）来实现此功能。

函数WaitForSingleObject允许您等待特定对象处于已发信号状态。它还允许您设置超时时间（在您的情况下应为10秒）。

一种 WaitForSingleObject 可以等待的对象类型是控制台句柄。当有新输入可供 ReadConsoleInput 读取时，它将处于已触发状态。根据我的测试，它无法与 ReadConsole 可靠地配合使用，因为即使 WaitForSingleObject 指示有等待输入，函数 ReadConsole 仍然会有时阻塞。这是因为与 ReadConsoleInput 相反，函数 ReadConsole 将过滤一些事件。因此，尝试使用 ReadConsole 读取一个事件实际上可能会尝试读取多个原始事件，如果没有未经过滤的原始事件可用，则会导致函数阻塞。函数 ReadConsoleInput 没有这个问题，因为它直接处理原始事件而不过滤任何事件。

这是我的程序，它使用了上述函数，并且正好做到了您的要求。

#define WIN32_LEAN_AND_MEAN

#include <Windows.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>

void DoDefaultTask()
{
    printf( "Doing default task.\n" );
}

void DoTask1()
{
    printf( "Doing task #1.\n" );
}

void DoTask2()
{
    printf( "Doing task #2.\n" );
}

int main(void)
{
    INPUT_RECORD ir;
    HANDLE hConInput = GetStdHandle(STD_INPUT_HANDLE);
    DWORD dwReadCount;
    bool should_prompt = true, quit = false;

    while ( !quit )
    {
        //prompt user for input
        if ( should_prompt )
        {
            printf( "Please select an option: " );
            should_prompt = false;
        }

        //flush output
        fflush( stdout );

        switch ( WaitForSingleObject( hConInput, 10000 ) )
        {
        case WAIT_OBJECT_0:

            //attempt to read input
            if ( !ReadConsoleInput( hConInput, &ir, 1, &dwReadCount ) || dwReadCount != 1 )
            {
                fprintf( stderr, "Unexpected input error!\n" );
                exit( EXIT_FAILURE );
            }

            //only handle key-down events
            if ( ir.EventType != KEY_EVENT || !ir.Event.KeyEvent.bKeyDown )
                break;

            //echo output, if character is printable
            if ( isprint( (unsigned char)ir.Event.KeyEvent.uChar.AsciiChar ) )
            {
                printf( "%c", ir.Event.KeyEvent.uChar.AsciiChar );
            }

            printf( "\n" );

            switch ( ir.Event.KeyEvent.uChar.AsciiChar )
            {
            case '1':
                DoTask1();
                break;
            case '2':
                DoTask2();
                break;
            case 'q':
                printf( "Quitting program...\n" );
                quit = true;
                break;
            default:
                printf( "Unknown command.\n" );
            }

            should_prompt = true;

            break;

        case WAIT_TIMEOUT:
            printf( "Timeout!\n" );
            DoDefaultTask();
            should_prompt = true;
            break;

        default:
            fprintf( stderr, "unexpected error!" );
            exit( EXIT_FAILURE );
        }
    }

    return 0;
}

这个程序有以下行为：

Please select an option: 1
Doing task #1.
Please select an option: 2
Doing task #2.
Please select an option: 3
Unknown command.
Please select an option: 4
Unknown command.
Please select an option: Timeout!
Doing default task.
Please select an option: Timeout!
Doing default task.
Please select an option: 1
Doing task #1.
Please select an option: 3
Unknown command.
Please select an option: 2
Doing task #2.
Please select an option: 1
Doing task #1.
Please select an option: Timeout!
Doing default task.
Please select an option: q
Quitting program...

- Andreas Wenzel

Answer 5

尝试使用alarm(3)。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(void)
{
   char buf [10];
   alarm(3);
   scanf("%s", buf);
   return 0;
}

- lbaby

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我想知道函数alarm()在哪个库中，谢谢。 - user3208536

Answer 6

如他人所言，实现真正异步IO的最好方法是使用select(...)。

但是，想要快速且简单地实现你所需的功能，可以使用getline(...)，该函数每次返回读取的字节数（在IO操作时不会阻塞），并在没有读取到字节时返回-1。

以下是getline(3)手册页中的内容：

// The following code fragment reads lines from a file and writes them to standard output.  
// The fwrite() function is used in case the line contains embedded NUL characters.

char *line = NULL;
size_t linecap = 0;
ssize_t linelen;
while ((linelen = getline(&line, &linecap, fp)) > 0)
    fwrite(line, linelen, 1, stdout);

- mellowfish

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我想知道函数getline(...)在哪个库中，以及第三个参数fp的含义是什么，谢谢。 - user3208536

这里是从man getline直接摘抄的内容：“标准C库（libc，-lc）”。＃include <stdio.h>fp是文件指针，您正在从中读取，例如标准输入或其他内容。 - mellowfish