标准I/O库之格式化I/O

本篇博文内容摘自《UNIX环境高级编程》（第二版），仅作个人学习记录所用。关于本书可参考：http://www.apuebook.com/。

一、格式化输出

执行格式化输出处理的是4个printf函数。

#include <stdio.h>

int printf( const char *restrict format, ... );
int fpritnf( FILE *restrict fp, const char *restrict fromat, ... );
两个函数的返回值：若成功则返回输出字符数，若输出出错则返回负值

int sprintf( char *restrict buf, const char *restrict format, ... );
int snprintf( char *restrict buf, size_t n, const char *restrict format, ... );
两个函数返回值：若此成功则返回存入数组的字符数，若编码出错则返回负值

printf将格式化数据写到标准输出，fprintf写至指定的流，sprintf将格式化的字符送入数组buf中。sprintf在该数组的尾端自动加一个null字节，但该字节不包括在返回值中。

注意，sprintf函数可能会造成由buf指向的缓冲区的溢出。调用者有责任确保该缓冲区足够大。为了解决这种缓冲区溢出的问题，引入了snprintf函数。在该函数中，缓冲区长度是一个显示参数，超过缓冲区尾端写的任何字符都会被丢弃。如果缓冲区足够大，snprintf函数就会返回写入缓冲区的字符数。与sprintf相同，该返回值不包括结尾的null字节。若snprintf函数返回小于缓冲区长度n的正值，那么没有截短输出。若发生了一个编码错误，snprintf则返回负值。

格式说明控制其余参数如果编写，以后又如何显示。每个参数按照转换说明编写，转换说明以字符%开始，除转换说明外，格式字符串中的其他字符将按原样，不经任何修改地被复制输出。一个转换说明有4个可选部分，下面将它们都示于方括号中：

%[flags] [fldwidth] [precision] [lenmodifier] convtype

表5-5 转换说明中的标志部分

标志	说明
-	在字段内左对齐输出
+	总是显示带符号转换的符号
（空格）	如果第一个字符不是符号，则在其前面加上一个空格
#	指定另一种转换形式（例如，对于十六进制格式，加0x前缀
0	添加前导0（而非空格）进行填充

fldwidth说明转换的最小字段宽度。如果转换得到的字符较少，则用空格填充它。字段宽度是一个非负十进制数，或是一个星号（*）。

precision说明整型转换后最少输出数字位数、浮点数转换后小数点后的最少位数、字符串转换后的最大字符数。精度是一个句点（.），后接一个可选的非负十进制整数或一个星号（*）。

宽度和精度字段两者皆可为*。此时，一个整型参数指定宽度或精度的值。该整型参数正好位于被转换的参数之前。（注意对这句话的理解）。我们还是用一个实例来说明比较容易接受：

我们可以直接在fldwidth位置用一个整数10指定输出宽度：

printf("%10d
", 123);

也可以在fldwidth位置用*，而把指定宽度参数10放在转换说明后面，被转换的参数之前：

printf("%*d
", 10, 123);

lenmodifier说明参数长度。其可能的取值示于表5-6中。

表5-6 转换说明中的长度修饰符

长度修饰符	说明
hh	有符号或无符号的char
h	有符号或无符号的short
l	有符号或无符号的long或者宽字符
ll	有符号或无符号的long long
j	intmax_t或uintmax_t
z	size_t
t	ptrdiff_t
L	long double

convtype不是可选的。它控制如何解释参数。表5-7中列出了各种转换类型。

表5-7 转换说明中的转换类型部分

转换类型	说明
d、i	有符号十进制
o	无符号八进制
u	无符号十进制
x、X	无符号十六进制
f、F	double精度浮点数
e、E	指数格式的double精度浮点数
g、G	解释为f、F、e或E，取决于被转换的值
a、A	十六进制指数格式的double精度浮点数
c	字符（若带长度修饰符l，则为宽字符）
s	字符串（若带长度修饰符l，则为宽字符串）
p	指向void的指针
n	将到目前为止，所写的字符数写入到指针所指向的无符号整型中
%	%字符
C	宽字符（XSI扩展，等效于lc）
S	宽字符串（XSI扩展，等效于ls）

下列4中printf族的变体类似于上面的4种，但是可变参数表（...）代换成了arg。

#include <stdarg.h>
#include <stdio.h>

int vprintf( const char *restrict format, va_list arg );
int vfprintf( FILE *restrict fp, const char *restrict format, va_list arg );
两个函数返回值：若成功则返回输出字符数，若输出出错则返回负值

int vsprintf( char *restrict buf, const char *restrict format, va_list arg );
int vsnprintf( char *restrict buf, size_t n, const char *restrict format, va_list arg );
两个函数返回值：若成功则返回存入数组的字符数，若编码出错则返回负值

关于可变参数列表可参考《C和指针》7.6：Variable Argument Lists。

二、格式化输入

执行格式化输入处理的是三个scanf函数。

#include <stdio.h>

int scanf( const char *restrict format, ... );
int fscanf( FILE *restrict fp, const char *restrict format, ... );
int sscanf( const char *restrict buf, const char *restrict format, ... );
三个函数返回值：若成功则返回指定的输入项数；若输入出错或在任意变换前已到达文件结尾则返回EOF

scanf族用于分析输入字符串，并将字符序列转换成指定类型的变量。格式之后的各参数包含了变量的地址，以用转换结果初始化这些变量。

格式说明控制如何转换参数，以便对它们赋值。转换说明以%字符开始。除转换说明和空白字符外，格式字符串中的其他字符必须与输入匹配。若有一个字符不匹配，则停止后续处理，不再读输入的其余部分。

一个转换说明有三个可选部分，下面将它们都示于方括号中：

%[*] [fldwidth] [lenmodifier] convtype

可选的前导星号（*）用于抑制转换。按照转换说明的其余部分对输入进行转换，但转换结果并不存放在参数中。

fldwidth说明最大宽度（即最大字符数）。

lenmodifier说明要用转换结果初始化的参数大小。由printf函数族支持的长度修饰符同样得到scanf函数族的支持（见表5-6中的长度修饰符列表）。

convtype字段类似于printf族的转换类型字段，但两者之间还有些差别。一个差别是，存储在无符号类型中的结果可在输入时带上符号。例如，-1可被转换成4 294 967 295赋予无符号整型变量。表5-8列出了scanf函数族支持的转换类型。

表5-8 转换说明中的转换类型

转换类型	说明
d	有符号十进制，基数为10
i	有符号十进制，基数由输入格式决定
o	无符号八进制（输入可选地有符号）
u	无符号十进制，基数为10（输入可选地有符号）
x	无符号十六进制（输入可选地有符号）
a、A、e、E、f、F、g、G	浮点数
c	字符（若带长度修饰符l，则为宽字符）
s	字符串（若带长度修饰符l，则为宽字符串）
[	匹配列出的字符序列，以]终止
[^	匹配除列出字符以外的所有字符，以]终止
p	指向void的指针
n	将到目前为止读取的字符数写入到指针所指向的无符号整型中
%	%字符
C	宽字符（XSI扩展，等效于lc）
S	宽字符串（XSI扩展，等效于ls）

与printf族一样，scanf族也支持函数使用由<stdarg.h>说明的可变参数表。

#include <stdarg.h>
#include <stdio.h>

int vscanf( const char *restrict format, va_list arg );
int vfscanf( FILE *restrict fp, const char *restrict format, va_list arg );
int vsscanf( const char *restrict buf, const char *restrict format, va_list arg );
三个函数返回值：指定的输入项数，若输入出错或在任一变换前已到达文件结尾则返回EOF