scanf函數(shù)調(diào)用過程的實(shí)現(xiàn)機(jī)制分析

張春玲

摘 要：scanf函數(shù)是C語言中最基本的輸入函數(shù)，本文通過分析scanf函數(shù)調(diào)用過程中的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，以幫助正確使用scanf函數(shù)。

關(guān)鍵詞：C；scanf函數(shù)調(diào)用；實(shí)現(xiàn)機(jī)制

1 scanf函數(shù)

scanf的功能是從標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備讀取輸入的任何固有類型的數(shù)據(jù)自動轉(zhuǎn)換成機(jī)內(nèi)格式并把數(shù)據(jù)輸入到指定的變量之中，返回正確讀入數(shù)值的個數(shù)。函數(shù)原型主要代碼如下：

int_cdecl scanf（const char *format，...）

{va_list arg；

va_start（arg，format）；

return vscanf（_input_l，format，NULL，arg）；}

2 scanf函數(shù)調(diào)用

2.1 調(diào)用格式

scanf（格式控制，地址表列）；“格式控制”為格式字符串，將用戶輸入的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為指定格式；“地址表列”由若干個地址組成的參數(shù)表列，可以是變量的地址或字符串首地址。原型中_cdecl是c中的默認(rèn)函數(shù)調(diào)用方式，調(diào)用函數(shù)參數(shù)自右向左入棧，因此scanf函數(shù)左邊的第一個參數(shù)format被放于棧頂。

2.2 參數(shù)入棧

C調(diào)用協(xié)議下，為遵循對齊原則，要求每個變量地址都是sizeof（int）的倍數(shù)，因此參數(shù)入棧都是整數(shù)字節(jié)。同時調(diào)用不帶原型聲明的函數(shù)時，調(diào)用者會對每個參數(shù)執(zhí)行“默認(rèn)實(shí)際參數(shù)提升”。從scanf函數(shù)調(diào)用格式中，可變參數(shù)是若干個地址列表（指針），C中為每個指針變量統(tǒng)一分配4個字節(jié)，即可變參數(shù)入棧時都占用4個字節(jié)，滿足了對齊原則，與指針指向的變量類型沒有關(guān)系。這與printf函數(shù)調(diào)用時參數(shù)入棧不一樣。

2.3 格式字符串與標(biāo)準(zhǔn)輸入流的匹配

參數(shù)入棧后，編譯器先獲取格式字符串，對照字符串中的各項(xiàng)，從內(nèi)存緩沖區(qū)中取數(shù)據(jù)，若沒有數(shù)據(jù)，則等待用戶輸入。用戶通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)回顯于顯示器上，同時數(shù)據(jù)被存入內(nèi)存緩沖區(qū)（不是鍵盤緩沖區(qū)）中。為什么？scanf源碼中，函數(shù)功能的實(shí)現(xiàn)依靠vscanf函數(shù)調(diào)用_input_l，而_input_l的函數(shù)功能是把鍵盤輸入數(shù)據(jù)寫入stdin（標(biāo)準(zhǔn)輸入流）來創(chuàng)建一個臨時交換文件的緩沖區(qū)，只有當(dāng)用戶輸入回車后，scanf函數(shù)開始從內(nèi)存緩沖區(qū)取數(shù)據(jù)。在接收數(shù)據(jù)時，對照字符串的各項(xiàng)，并按匹配規(guī)則，逐一取數(shù)：內(nèi)存緩沖區(qū)中，讀取時順序讀取寫入的數(shù)據(jù)，即先讀先寫入的數(shù)據(jù)再讀后寫入的數(shù)據(jù)，這與對字符串中從左到右匹配順序一致，匹配規(guī)則如下：C99中，格式字符串有如下三種類型字符：

⑴格式說明符：遇到格式說明符去讀取緩沖區(qū)時，匹配分兩步，首先是格式字符與緩沖區(qū)數(shù)據(jù)類型匹配，然后格式字符與對應(yīng)參數(shù)指向的變量類型匹配。匹配時先將緩沖區(qū)中一個或多個連續(xù)的空白字符（格式字符為字符型除外）移出并去掉，再將格式符與緩沖數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配（見（四）），若類型匹配，則讀取緩沖區(qū)中直到遇到非法字符（與指定類型不匹配的字符）或者達(dá)到輸出寬度要求前的數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)送到與格式字符類型匹配的變量中去（借助三個宏va_start；va_arg；va_end訪問后面每個參數(shù)）。若格式字符類型與緩沖區(qū)數(shù)據(jù)不匹配，stdin流被阻塞，scanf函數(shù)不在讀取后面的部分。若格式字符與后面的參數(shù)類型不一致，則丟棄數(shù)據(jù)。

因此匹配格式字符時，輸入流中開始讀取到的空白字符（尤其對字符串中多個數(shù)值型格式字符緊挨著時，需要輸入的一個或多個空白字符）對匹配沒有任何影響，自動略去。也就是匹配格式字符時，輸入流中可以輸入任意多個空白字符。如scanf（“%d”，&a）；輸入時可以直接輸入整數(shù)，也可以輸入一個或者多個空白字符再輸入整數(shù)，結(jié)果一樣。

⑵空白符：可以是空格、制表符和新行符。字符串中的空白字符的作用是使scanf函數(shù)在讀操作中略去輸入流中的一個或多個空白字符。因此，空白符是使scanf在輸入流中讀，但不保存結(jié)果，直到發(fā)現(xiàn)非空白字符為止，同時將棧中字符串位置指向下一個非空白字符。

因此匹配空白字符時，入棧的空白字符與輸入流中不一定匹配，因?yàn)檫@時候字符串中的空白字符對字符串來說就是一個分隔符，輸入數(shù)據(jù)時用戶即可以輸入相同個或更多個空白字符也可以不輸入（當(dāng)多個數(shù)值型格式字符由空白字符隔開時，在輸入時必須輸入空白字符），對讀取數(shù)據(jù)沒有任何影響，因?yàn)樽址锌瞻鬃址梢月匀ポ斎肓髦械亩鄠€連續(xù)空白字符。

⑶非空白符：使scanf（）根據(jù)棧中字符在流中讀匹配的字符并放棄。如“a=%d”，使scanf讀取流中a=并放棄，如未發(fā)現(xiàn)匹配，scanf（）返回。若字符串中非空白字符前面沒有空白字符，在輸入數(shù)據(jù)時，一定不要輸入空白字符。例：scanf（“a=%d”，&a）；輸入時第一字符只能是a，若是空格則結(jié)果不對。棧中的a與輸入流中的空格不匹配，因?yàn)榭瞻鬃址粫詣勇匀ァ?/p>

2.4 格式字符匹配輸入流中的數(shù)據(jù)

如f，則告訴scanf接收數(shù)據(jù)的變量是float類型，需從輸入流中讀取一個單精度數(shù)，再放入float類型變量中；如果將 L/l放在前面，則告訴scanf接收數(shù)據(jù)的變量為double?？梢钥闯鲚斎霑r區(qū)別%f，%lf的，這與printf函數(shù)不同。使用printf時，f遵循提升規(guī)則表示double類型。而scanf匹配時首先是根據(jù)格式字符類型讀取數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)輸入對應(yīng)變量。假如scanf中f代表double，表示從輸入流讀取雙精度數(shù)，若%f對應(yīng)的變量是單精度，那不能保證將一個double型的數(shù)放到一個float類型中，原因是定義變量時float，double分別分配4個字節(jié)，8個字節(jié)，向變量輸入數(shù)據(jù)時是受字節(jié)限制的。因此輸入數(shù)據(jù)時要區(qū)分float，double，%f代表兩種類型不行。

3 總結(jié)

scanf函數(shù)在C中應(yīng)用比較頻繁，本文詳細(xì)分析了scanf函數(shù)調(diào)用過程，重點(diǎn)分析了格式字符串中三種類型的字符與內(nèi)存緩沖區(qū)匹配的過程，希望對使用scanf函數(shù)有正確指導(dǎo)意義。

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