C/簡單的輸入輸出

機器處理東西。我們將東西餵給機器，機器給我們吐出不同的東西。鋸子將樹木變為木板。內燃機將汽油轉化為轉動的能量。計算機也一樣。不過，計算機為我們處理的不是物質材料，而是信息。

我們把信息餵給計算機，告訴計算機如何處理這些信息，然後取得結果。那一部分我們輸入計算機的信息稱為輸入，而我們從計算機收到的信息則稱為輸出。任何地方都可以是輸入的來源。鍵盤擊打、網絡數據，抑或轉換到電信號的聲波都是輸入的例子。輸出也有眾多的形式，如顯示器上播放的視頻、終端上顯示的一段字符串，或存儲在硬盤上的數據。輸入的集合與輸出的產生統稱為輸入/輸出，或縮寫為I/O，是計算機的一項核心功能。

有趣的是，C語言並沒有內置的I/O功能，取而代之的是包含I/O函數的外部函數庫。我們能把這些函數編譯、連結到程序里。在章節開始時的示例「Hello, World!」中，我們已經用到一個輸出庫函數：printf()。你可能會想起這個函數屬於stdio.h函數庫文件。正如文件名所示，stdio.h包含標準化的I/O函數，可用於給我們的程序增加加輸入/輸出能力。本章將帶你探索其中的一些函數。

使用printf()輸出

現在回憶之前的演示程序：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
     printf("Hello, World!");
     return 0;
}

如果你把它編譯運行，你就能看到下方的句子顯示在屏幕上：

Hello, World!

這項令人驚喜的成就是由 printf()函數實現的。一個函數就像一個「黑盒子」，它為你完成特定工作，而不顯示自身的內部結構。我們也可以藉助C語言寫自己的函數，但那就是後話了。

你已經看到用printf()可以輸出括號中雙引號里的文本。我們稱包含在引號中的文本為字面字符串（簡稱字符串），那個字符串則是printf的一個參數。

在此澄清一下：有時為了方便起見，我們在一個函數名稱後寫一對圓括號，提醒我們這確實是一個函數。然而，在大家都知道討論的對象是函數時，這並不是必需的。

正如上文的例子所言，用printf()就像打一段文字、兩端加雙引號一樣簡單（注意這是雙引號，而不是兩個單引號）。也就是說，你可以把任何字符串作為printf()的參數打印出來：

printf("This sentence will print out exactly as you see it...");

而一旦它被包含在合適的main()函數中，它將會顯示：

This sentence will print out exactly as you see it...

打印數值和轉義字符

佔位符

printf()是一個強大的函數，很可能也是C程序中最常用的函數。

接下來我們用一個問題做例子。假如我們要計算：19 + 31。讓我們用C語言求出答案。

現在我們就開始寫

#include "stdio.h" // this is important, since printf
                   // can't be used without this header

int main(void)
{
    printf("19+31 is");

但是卡在這裏了！printf()只能打印字符串！幸好printf有輸出數值的方法。我們要做的就是在字符串中放一個佔位格式控制符。這樣寫：

    printf("19+31 is %d", 19+31);

顧名思義，佔位符%d給19與31相加得到的具體數值「佔了位置」。

這些佔位符稱為格式說明符。還有很多格式說明符可以與printf()使用。如果我們有一個單精度浮點數，我們可以用%f完整輸出。其他的格式說明符有：

• %d - 整型 (同%i)
• %ld - 長整型 (同%li)
• %f - 單精度浮點型
• %lf , %g - 雙精度浮點型
• %c - 字符型
• %s - 字符串型
• %x - 十六進制型

維基百科上有printf()全部格式說明符的列表。

Tabs和換行

假使我們想輸出這樣的文本：

   1905 
  312 +
  -----

printf()不會在每個語句結尾輸出換行符：我們必須手動操作。可是怎樣做呢？

我們能做的是使用換行轉義字符。轉義字符是一種特殊字符，我們能寫出來，但它會在屏幕上做某些特殊的事情，如發出蜂鳴聲、寫一個tab字符等。要想寫一個換行符，可以使用\n。所有轉義字符以反斜線開始。

因此，想要實現上述的輸出，應該這樣寫：

    printf(" 1905\n312 +\n-----\n");

為了使代碼更清晰，我們將這個很長的printf語句分割成幾行。然後我們的程序會變成這樣：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf(" 1905\n");
    printf("312 +\n");
    printf("-----\n");
    printf("%d", 1905+312);
    return 0;
}

此外還有很多其他轉義字符可用。另一個常見的做法是用\t寫一個tab。你還可以用\a讓電腦的蜂鳴器發出響聲，不過你不應該在自己的程序里過多地使用它，因為聲音的過度使用對用戶的感官不很友好。

其他輸出方式

puts()

在不考慮任何佔位符或變量時，puts()函數是一種在屏幕上輸出字符串的非常簡單的方法。它和我們在"Hello, World!"這個例子裏看到的printf()函數很是相像：

    puts("Print this string.");

輸出到屏幕的是：

  Print this string.

緊接着是一個換行符（前文已經說到過）。（puts函數會在輸出的結尾加一個換行符。）

使用scanf()輸入

scanf()函數是與printf()輸出函數等價的輸入方法——它簡單但強大。在最簡單的調用中，scanf的格式字符串包含一個佔位符，表示用戶將要輸入值的類型。這些佔位符大抵與printf()函數相同——%d表示整數，%f表示單精度浮點數，%lf表示雙精度浮點數。

然而，與printf()相比，scanf()有一點不同。scanf()函數要求你將要存儲輸入值的變量內存地址。 雖然這裏可以使用指針（存儲內存地址的變量），這畢竟是一個之後才會涉及的概念。相反，較為簡單的技巧是使用取地址運算符，即&。在我們討論指針之前，現在我們最好先把它看作"魔法"。

下面是一個典型的用例：

#include "stdio.h"

int main(void)
{
    int a;

    printf("Please input an integer value: ");
    scanf("%d", &a);
    printf("You entered: %d\n", a);

    return 0;
}

如果你要描述上面scanf()函數產生的作用，它可以讀作：「讀取用戶輸入的整數並存儲到變量a所在的地址」。

假如你要用scanf輸入一個字符串，你不應該包含&運算符。下面的代碼會產生運行時錯誤，很可能導致程序崩潰。

    scanf("%s", &a);

正確的用法應該是：

    scanf("%s", a);

這是因為你在使用字符串（%s）格式說明符時，你用來存儲值的變量是一個數組，數組名稱（在這個例子中是a）本身指向它的基地址，因此不需要取地址運算符。

注意，使用scanf()從用戶鍵盤上獲取數據可能讓你的代碼易受緩衝區溢出攻擊，如果你不很謹慎，則可能導致其他不可預測的行為。考慮使用 fgets()而不是scanf()。