6. 格式化输入输出——和程序说说话

前面五篇文章，我们熟悉了变量、常量、数据类型，但程序还像个闷葫芦——要么沉默不语，要么只喊一句固定的“Hello, World”。要让程序真正和人互动，就得学会两样本事：

• 输出：把数据展示给用户看（printf）。
• 输入：接收用户输入的数据（scanf）。

今天我们就来攻克它们。掌握了输入输出，你的程序就不再是“静态的”，而是能对话的活物了。

一、printf：把数据打扮好了再显示

printf 名字里的 f 是 “formatted” 的意思，也就是“按格式打印”。它能让你决定输出内容的样子：是左对齐还是右对齐，小数点后保留几位，占多宽的位置。这些控制，全靠格式字符串里的转换说明来完成。

1. 基本格式

printf("格式字符串", 参数1, 参数2, ...);

格式字符串里包含两类东西：

• 普通字符：原样输出，比如 "Hello"。
• 转换说明：以 % 开头，用来“挖坑”，后面的参数会填进去并格式化。

例：

int age = 20;
printf("我今年 %d 岁。\\n", age);

%d 就是一个坑，age 的值 20 填进去，输出 我今年 20 岁。

2. 常见转换说明一览

注意：printf 输出 double 和 float 都可以用 %f，因为 float 在传递时会被自动提升为 double。

示例：

#include <stdio.h>

int main(void) {
int count = 3;
double price = 19.95;
char grade = 'A';
printf("买了 %d 件，单价 %.2f 元，评级 %c\\n", count, price, grade);
return 0;
}

输出：

买了 3 件，单价 19.95 元，评级 A

3. 修饰符：控制宽度、精度和对齐

在 % 和字母之间，还可以加修饰符来精细控制：

• 最小字段宽度：%5d 表示至少占 5 个字符宽度，不足则右对齐补空格。%-5d 表示左对齐。
• 精度：%.2f 表示浮点数保留 2 位小数；%.5s 表示字符串最多输出前 5 个字符。
• 长度前缀：%ld 用于 long int，%lld 用于 long long int，%hd 用于 short int。printf 里 %lf 也可以用于 double（但通常 %f 足够）。

示例：

int n = 42;
double pi = 3.14159265;
printf("|%8d|\\n", n); // 输出 | 42|
printf("|%-8d|\\n", n); // 输出 |42 |
printf("%.4f\\n", pi); // 输出 3.1416
printf("%10.2f\\n", pi); // 输出 3.14（10宽度，2位小数）

4. 常见错误：参数数量或类型不匹配

int x = 10;
printf("%d %d\\n", x); // 少参数，可能打印垃圾值
printf("%f\\n", x); // 类型不匹配，未定义行为

务必要保证转换说明和后面参数的类型、数量一一对应，否则结果是未定义行为。

二、scanf：读取用户输入

输出是把数据给出去，输入就是把数据收进来。scanf 同样是格式化输入，基本用法和 printf 类似，但有一点致命不同——你必须把变量的地址交给它，而不是变量本身。

1. 基本格式

scanf("格式字符串", 地址列表);

例：

int age;
printf("请输入你的年龄：");
scanf("%d", &age); // 注意 & 取地址符
printf("你输入的年龄是 %d\\n", age);

&age 表示“变量 age 的地址”，scanf 需要知道这个地址，才能把读取的值写进去。这个和 printf 直接传值完全不同，是初学者最容易忘记的区别。

2. 常见输入转换说明

特别注意：scanf 里 float 用 %f，double 必须用 %lf，这和 printf 不一样。

3. 多个输入

int day, month, year;
printf("请输入年月日（用空格分开）：");
scanf("%d %d %d", &day, &month, &year);
printf("输入的日期是：%d-%d-%d\\n", year, month, day);

用户可以在一行或多行输入，空白字符（空格、换行、制表符）会被当作分隔符。

4. scanf 的返回值

scanf 会返回成功读取并赋值的项数，如果遇到输入结束或匹配失败，返回 EOF 或小于你期望的项数。这可以用来判断用户输入是否有效。

int num;
printf("请输入一个整数：");
if (scanf("%d", &num) == 1) {
printf("你输入了 %d\\n", num);
} else {
printf("输入无效！\\n");
}

三、输入缓冲区的“坑”

scanf 并不是直接从键盘读字符，而是从一个叫做输入缓冲区的地方读取。你用键盘输入的字符先暂存在缓冲区里，按下回车后，scanf 再按格式解析。

这个机制会带来一些陷阱，特别是混合 %c 和 %d 的时候。

陷阱一：残留的换行符

int age;
char first_char;
printf("年龄：");
scanf("%d", &age);
printf("一个字符：");
scanf("%c", &first_char);
printf("age=%d, char='%c'\\n", age, first_char);

运行后，你可能发现第二个 scanf 根本没等你输入，直接结束了，first_char 里是 '\\n'（回车）。这是因为输入 18 后按下的回车还留在缓冲区，%c 直接把它吃了。

解决办法：在 %c 前加一个空格：scanf(" %c", &first_char);，这个空格会跳过之前的所有空白字符（包括换行符）。

陷阱二：输入不匹配导致死循环

int num;
while (1) {
printf("请输入一个整数：");
if (scanf("%d", &num) != 1) {
printf("输入错误！\\n");
// 但错误的输入还在缓冲区里！下次循环会无限失败
} else {
break;
}
}

如果用户输入了字母，scanf 匹配失败，那些字母仍留在缓冲区，下一次循环 scanf 又会读到同样的错误字符，导致死循环。解决方法是清空缓冲区：可以使用一个循环 while (getchar() != '\\n'); 来丢弃剩余字符。

后文讲到字符串和文件 I/O 时，会详细介绍更健壮的输入处理方法。现在只需知道“缓冲区”这个概念即可。

四、一个小互动程序

把 printf 和 scanf 组合起来，写一个简单的计算器：

#include <stdio.h>

int main(void) {
double num1, num2;
char op;

printf("请输入算式（例如 3 + 5）：");
scanf("%lf %c %lf", &num1, &op, &num2);

if (op == '+') {
printf("结果：%.2lf\\n", num1 + num2);
} else if (op == '-') {
printf("结果：%.2lf\\n", num1 – num2);
} else if (op == '*') {
printf("结果：%.2lf\\n", num1 * num2);
} else if (op == '/') {
if (num2 != 0) {
printf("结果：%.2lf\\n", num1 / num2);
} else {
printf("错误：除数不能为零。\\n");
}
} else {
printf("不支持的运算符。\\n");
}

return 0;
}

这里用了简单的 if-else 分支，下一篇文章我们会系统学习分支结构。现在你只需感受一下——程序终于可以根据你的输入，做出不同的反应了。

五、小结

printf 和 scanf 是你和程序之间的翻译官。printf 把内存里的数据变成人能读的文字，scanf 把人敲的字符变成内存里的变量。它们的核心是格式字符串，学会了 %d、%f、%c 这些符号，就等于学会了和 C 语言对话的基本语法。

但要真正让程序“有判断力”，光会输入输出还不够。下一篇，我们就进入分支结构，让程序学会根据不同条件执行不同代码——从 if 到 switch，让程序聪明起来。

课后小练习

我们下期见！