c - scanf 如何知道它是否应该扫描一个新值？

Question

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 white-space('\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);
}

标签： cscanfstdinrewind

Answer 1

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处理空白的有趣的事情

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在大多数方面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。
• 解析完%-directive 后，scanf始终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。怎么了？

首先，输入流 ( stdin) 现在包含六个字符：

"12 34\n"

scanf首先处理%d你给它的两个指令中的第一个。它扫描字符1并将2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处停止读取，即 和 之间的空格2字符3。输入流现在是

" 34\n"

请注意，空格字符仍在输入流上。

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它有一个秘密的额外功能：它在读取和转换整数之前自动跳过空白字符。所以第二个%d读取并丢弃空格字符，然后读取字符3并将4它们转换为整数 34，并将其存储在变量中b。

现在scanf完成了。输入流只包含换行符：

"\n"

接下来，让我们看一个稍微不同的——尽管我们将看到，实际上非常相似——的例子。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

（在两行，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并将6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 . 之后的换行符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。输入流上的第一个字符不是数字：它是换行符。但这没关系，因为%d知道如何跳过空格。所以它读取并丢弃换行符，然后读取字符7并将8它们转换为整数 78，并将其存储在变量中y。

现在第二个scanf完成了。输入流只包含换行符：

"\n"

这可能都是有道理的，可能看起来并不令人惊讶，可能会让你觉得，“好吧，有什么大不了的？” 最重要的是：在这两个示例中，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：

• 如果下一个输入调用是对 的另一个调用scanf，并且如果它涉及（许多）格式说明符之一，该格式说明符具有跳过空格的秘密额外功能，则该格式说明符将跳过换行符，然后执行扫描和转换任何内容的工作输入出现在换行符之后，程序将按您的预期运行。

• 但是，如果下一个输入调用不是对 的调用scanf，或者如果它scanf是涉及少数几个没有秘密额外权力的输入说明符之一的调用，则不会“跳过”换行符；它将被读取为实际输入。如果下一个输入调用是getchar，它将读取并返回换行符。如果下一个输入调用是fgets，它将读取并返回一个空行。如果下一个输入调用scanf带有%c指令，它将读取并返回换行符。如果下一个输入调用scanf带有%[^\n]指令，它将读取一个空行。（实际上在这种情况下什么%[^\n]都不会读，因为它离开了\n仍在输入中。）

在最后一种情况下，“额外的”空格会导致问题。在最后一种情况下，您发现自己需要显式“刷新”或丢弃额外的空格。

在没有陷入所有血腥细节的情况下，事实证明，刷新或丢弃留下的额外空白scanf是一个非常顽固的问题。你不能通过调用便携地做到这一点fflush。你不能通过调用便携地做到这一点rewind。如果你关心正确的、可移植的代码，你基本上有三个选择：

1. 编写您自己的代码以显式读取和丢弃“额外”字符（通常，直到并包括下一个换行符）。
2. 不要试图混合scanf和其他呼叫。不要打电话scanf，然后再尝试打电话getcharor fgets。如果您调用scanf，然后稍后使用缺少“秘密额外功能”scanf的指令之一（例如"%c"）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"而不是"%c"。）
3. 根本不要使用scanf-用or来完成所有输入。fgetsgetchar

另请参阅我可以使用什么来进行输入转换而不是 scanf？

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附录：scanf对空白的处理通常看起来令人费解。如果上述解释还不够，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。（我要展示的代码显然不是您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：我要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%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，则它可能是构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，我们就将它们添加到整数值intval，我们正在收集。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传递给我们的指针中（这里示意性地但大致由指针值表示next_pointer_arg），我们将一个变量加到n_vals_converted记录我们已经成功扫描和转换了多少个值，最终将是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"

此代码将成功扫描数字1、2和并将其转换3为整数 123，并将此值存储到*next_pointer_arg. 但是，它将读取字符，并且在循环x调用失败后，该字符将被有效地丢弃：它不再在输入流上。isdigitwhile(isdigit(c = getchar()))x

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中。如果用户实际上传递了格式说明符"%dx"，这意味着在读取和解析整数之后，x输入流中需要一个文字，并且scanf必须显式读取并匹配该字符。x所以它在解析%d指令的过程中不会意外读取和丢弃。

所以我们需要%d稍微修改一下我们假设的代码。每当我们读取一个结果不是整数的字符时，我们必须将其放回输入流中，以供其他人稍后读取。实际上有一个函数<stdio.h>可以做到这一点，与 . 有点相反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;
}

你会注意到我ungetc在代码的两个地方都添加了两个调用，在调用getcharthen 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“未阅读”它。在不阅读的情况下查看即将出现的字符（以确定它是否是数字）可能更有意义。或者，读取一个字符并发现它不是数字，如果要处理该字符的下一段代码就在此处scanf，则将其保留在局部变量中可能是有意义的c，而不是调用ungetc推送它返回输入流，然后再次调用getchar以从输入流中获取它。但是，在提到了其他两种可能性之后，我只想说，现在，我将继续使用ungetc.

到目前为止，我已经展示了您可能想象scanf的处理%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；它不会跳过前导空格。

那么，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;
}

只要字符是空格，该初始循环就会读取并丢弃字符。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。初始循环将读取比看起来应该多一个字符：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在解析过程中没有对 EOF 进行任何检查。另一个问题是它不寻找-或+在数字之前，所以它不会处理负数。另一个更晦涩难懂的问题是，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，我的意思是用具体的方式说明这两点：

• 能够自动跳过前导空格的原因%d是（a）规范说它应该这样做，并且（b）它有明确的代码来这样做，正如我的第三个示例所示。

• 原因scanf总是在输入流上留下未处理的输入（即，在它确实读取和处理的输入之后的输入）是因为（a）再次，规范说它应该这样做，并且（b）它的代码通常撒上显式调用ungetc或等效项，以确保每个未处理的字符都保留在输入中，如我的第二个示例所示。