scanf 如何知道它是否应该扫描一个新值？

田田 • • 问答 • 304 阅读

我正在研究如何scanf工作。

扫描其他类型变量后，char 变量通过getchar()or存储一个空格（'\n'）scanf("%c")。为了防止这种情况，他们应该清除缓冲区。我做到了rewind(stdin)

尽管 stdin 被倒带，但先前的输入值仍保留在缓冲区中。我可以正常使用以前的值做一些事情。（没有运行时错误）但是如果我再试scanf一次，即使缓冲区中有一个正常值，scanf 也会扫描一个新值。scanf 如何确定是否应该扫描新值？

我用下面的代码找到了这个机制。

#include <stdio.h>
#define p stdin

int main() {
    int x;
    char ch;

    void* A, * B, * C, * D, * E;

    A = p->_Placeholder;
    printf("A : %p\n", A);//first time, it shows 0000
    scanf_s("%d", &x);

    B = p->_Placeholder;
    printf("B : %p\n", B);//after scanned something, I think it's begin point of buffer which is assigned for this process
    rewind(stdin);//rewind _Placeholder 

    C = p->_Placeholder;
    printf("C : %p\n", C);//it outputs the same value as B - length of x

    D = p->_Placeholder;
    printf("D : %c\n", ((char*)D)[0]);//the previous input value is printed successfully without runtime error. it means buffer is not be cleared by scanf
    scanf_s("%c", &ch, 1);//BUT scanf knows the _Placeholder is not pointing new input value, so it will scan a new value from console. How??

    E = p->_Placeholder;
    printf("E : %p\n", E);
    printf("ch : %c\n", ch);
}

回答

你至少有三个误解：

  • “char 变量存储一个空格”
  • rewind(stdin) 清除缓冲区
  • _Placeholder告诉你一些关于如何scanf处理空格的有趣事情

但是，对不起，这些都不是真的。

让我们回顾一下scanf 实际如何处理空格。我们从两个重要的背景信息开始：

  • 换行符\n在大多数情况下是一个普通的空白字符。它像任何其他字符一样占用输入缓冲区中的空间。当您按下 Enter 键时，它会到达输入缓冲区。
  • 当它完成解析 -%指令时，scanf总是在输入流上留下未解析的输入。

假设你写

int a, b;
scanf("%d%d", &a, &b);

假设您运行该代码并键入，作为输入

12 34

然后按 Enter 键。发生什么了？

首先，输入流 ( stdin) 现在包含六个字符：

"12 34\n"

scanffirst 处理%d你给它的两个指令中的第一个。它扫描字符1和2，将它们转换为整数 12 并将其存储在变量中a。它在它看到的第一个非数字字符（即2和之间的空格字符）处停止读取3。输入流现在是

" 34\n"

请注意，空格字符仍在输入流中。

scanfnext 处理第二个%d指令。它不会立即找到数字字符，因为空格字符仍然存在。但这没关系，因为像大多数（但不是全部）scanf格式指令一样，%d有一个秘密的额外功能：它在读取和转换 integer 之前自动跳过空白字符。因此，第二%d读出并丢弃空格字符，然后读取字符3并4在变量和将它们转换为整数34，它存储b。

现在scanf完成了。输入流只包含换行符：

"\n"

接下来，让我们看一个略有不同的例子——尽管正如我们将看到的，实际上非常相似——例子。假设你写

int x, y;
scanf("%d", &x);
scanf("%d", &y);

假设您运行该代码并键入，作为输入

56
78

（这是在两行上，这意味着您按 Enter 两次）。现在会发生什么？

在这种情况下，输入流最终将包含以下六个字符：

"56\n78\n"

第一个scanf调用有一个%d要处理的指令。它扫描字符5和6，将它们转换为整数 56 并将其存储在变量中x。它在它看到的第一个非数字字符处停止读取，即6. 输入流现在是

"\n78\n"

请注意，换行符（两个换行符）仍在输入流中。

现在第二个scanf调用运行。它也有一个%d要处理的指令。输入流中的第一个字符不是数字：它是一个换行符。但这没关系，因为%d知道如何跳过空格。因此，它读取并丢弃换行符，然后读取字符7和8并将它们转换为整数78，在可变其存储y。

现在第二个scanf完成了。输入流只包含换行符：

"\n"

这一切可能都是有道理的，可能看起来并不奇怪，可能让你觉得，“好吧，那有什么大不了的？” 最重要的是：在两个示例中，输入都包含最后一个换行符。

假设，稍后在您的程序中，您有一些其他输入要读取。我们现在来到一个非常重要的决策点：

在最后一种情况下，“额外”空格会导致问题。在最后一种情况下，您发现自己需要明确地“刷新”或丢弃多余的空格。

没有陷入所有血腥细节的泥潭，事实证明，清除或丢弃留下的额外空白scanf是一个非常顽固的问题。你不能通过调用来便携地做到这一点fflush。你不能通过调用来便携地做到这一点rewind。如果你关心正确的、可移植的代码，你基本上有三种选择：

  1. 编写您自己的代码来显式读取和丢弃“额外”字符（通常，直到并包括下一个换行符）。
  2. 不要试图scanf与其他电话混在一起。不要调用scanf，然后，稍后再尝试调用getchar或fgets。如果您调用scanf，然后scanf使用"%c"缺少“秘密额外功能”的指令之一（例如）调用，请在格式说明符之前插入一个额外的空格以导致跳过空格。（也就是说，使用" %c"代替"%c"。）
  3. 根本不要使用scanf—以或 的形式进行所有输入。fgetsgetchar

另请参阅我可以使用什么代替 scanf 进行输入转换？

附录：scanf对空格的处理通常令人费解。如果上述解释不够充分，那么查看一些详细说明scanf内部工作原理的实际 C 代码可能会有所帮助。（我将要展示的代码显然不是系统实现背后的确切代码，但它会是相似的。）

当scanf需要处理%d指令时，您可能会想象它会做这样的事情。（预先警告：我将向您展示的第一段代码是不完整的。我需要尝试三次才能正确。）

c = getchar();
if(isdigit(c)) {
int intval;
intval = c - '0';
while(isdigit(c = getchar())) {
intval = 10 * intval + (c - '0');
}
*next_pointer_arg = intval;
n_vals_converted++;
} else {
/* saw no digit; processing has failed */
return n_vals_converted;
}

让我们确保我们了解这里发生的一切。我们被告知要处理一个%d指令。我们通过调用从输入中读取一个字符getchar()。如果该字符是数字，则它可能是组成整数的几个数字中的第一个。我们读取字符，只要它们是数字，就将它们添加到intval我们正在收集的整数值中。转换包括减去常量'0'，将 ASCII 字符代码转换为数字值，然后连续乘以 10。一旦我们看到一个不是数字的字符，我们就完成了。我们将转换后的值存储到调用者交给我们的指针中（这里示意性地但近似地由指针值表示next_pointer_arg），并且我们将一个加到一个变量中n_vals_converted记录我们成功扫描和转换了多少个值，最终将成为scanf的返回值。

另一方面，如果我们甚至没有看到一个数字字符，我们就失败了：我们立即返回，我们的返回值是到目前为止我们成功扫描和转换的值的数量（很可能是 0 ）。

但实际上这里有一个微妙的错误。假设输入流包含

"123x"

此代码将成功地扫描和数字转换1，2以及3为整数123，并存储该数值到*next_pointer_arg。 但是，它将读取字符x，并且在isdigit循环调用while(isdigit(c = getchar()))失败后，x字符将被有效地丢弃：它不再在输入流中。

的规范scanf说它不应该这样做。的规范scanf说未解析的字符应该留在输入流上。如果用户实际上已经传递了格式说明符"%dx"，那就意味着，在读取和解析一个整数之后，x输入流中需要一个文字，并且scanf必须显式读取和匹配该字符。所以它不会x在解析%d指令的过程中意外读取和丢弃。

所以我们需要%d稍微修改一下我们的假设代码。每当我们读取一个不是整数的字符时，我们必须将它放回输入流，以便其他人稍后阅读。实际上有一个函数<stdio.h>可以做到这一点，有点与 相反getc，称为ungetc。这是代码的修改版本：

c = getchar();
if(isdigit(c)) {
int intval;
intval = c - '0';
while(isdigit(c = getchar())) {
intval = 10 * intval + (c - '0');
}
ungetc(c, stdin);    /* push non-digit character back onto input stream */
*next_pointer_arg = intval;
n_vals_converted++;
} else {
/* saw no digit; processing has failed */
ungetc(c, stdin);
return n_vals_converted;
}

您会注意到，我ungetc在代码的两个地方都添加了两个对 的调用，在调用getchar和 then 之后isdigit，代码刚刚发现它读取了一个不是数字的字符。

阅读一个字符然后改变主意似乎很奇怪，这意味着您必须“未读”它。在不阅读即将出现的字符（以确定它是否为数字）的情况下查看它可能更有意义。或者看了一个字符，发现这不是一个数字，如果下一个代码块，那将处理该字符是正确的在这里scanf，它可能是有意义的只是不停地在局部变量c，而不是要求ungetc其推返回输入流，然后再次调用getchar以从输入流中获取它。但是，在提到这其他两种可能性之后，我只想说，现在，我将继续使用使用getc.

到目前为止，我已经展示了您可能想象scanf到的%d. 但是到目前为止我展示的代码仍然很不完整，因为它没有显示“秘密额外的力量”。它立即开始寻找数字字符；它不会跳过任何前导空格。

这里是我的第三个也是最后一个%d-processing 代码示例片段：

/* skip leading whitespace */
while(isspace(c = getchar())) {
/* discard */
}
if(isdigit(c)) {
int intval;
intval = c - '0';
while(isdigit(c = getchar())) {
intval = 10 * intval + (c - '0');
}
ungetc(c, stdin);    /* push non-digit character back onto input stream */
*next_pointer_arg = intval;
n_vals_converted++;
} else {
/* saw no digit; processing has failed */
ungetc(c, stdin);
return n_vals_converted;
}

该初始循环读取并丢弃字符，只要它们是空格即可。它的形式与后面的循环非常相似，只要它们是数字就读取和处理字符。初始循环将比它看起来应该多读取一个字符：当isspace调用失败时，这意味着它刚刚读取了一个非空白字符。但这没关系，因为我们正要读取一个字符以查看它是否是第一个数字。

[脚注：这段代码还远非完美。一个非常重要的问题是它没有对在解析过程中出现的 EOF 进行任何检查。另一个问题是它不查找-或+之前的数字，所以它不会处理负数。另一个更模糊的问题是，具有讽刺意味的是，看起来很明显的调用 likeisdigit(c)并不总是正确的 -严格来说，它们需要稍微麻烦地呈现为isdigit((unsigned char)c).]

如果你还和我在一起，我在这一切的观点就是以具体的方式说明这两点：

以上是scanf 如何知道它是否应该扫描一个新值？的全部内容。
THE END
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