scanf 与 printf 学习笔记

在 C 语言中，scanf 和 printf 是最常见的一组输入输出函数：

• scanf：按照格式从标准输入读取数据
• printf：按照格式向标准输出写入数据

它们都位于 <stdio.h> 中。C++ 也可以继续使用这两个函数，同时还提供了面向流的 cin 和 cout。这篇文章先学习 scanf、printf 的基本用法，再把它们与 cin、cout 放在一起比较。

一、最简单的例子

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int age;

    printf("请输入年龄：");
    scanf("%d", &age);
    printf("你的年龄是 %d\n", age);

    return 0;
}

运行时，程序会等待用户输入一个整数。这里有两个关键点：

1. printf 的格式字符串中，%d 表示一个 int 类型的整数。
2. scanf 需要把数据写入变量，所以要传入变量的地址 &age。

可以把 &age 理解为“告诉 scanf 应该把读到的结果放在哪里”。

二、printf：格式化输出

1. 常用格式说明符

示例：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int count = 12;
    double price = 3.5;
    char level = 'A';
    char name[] = "Rain";

    printf("数量：%d\n", count);
    printf("价格：%.2f\n", price);
    printf("等级：%c\n", level);
    printf("名字：%s\n", name);

    return 0;
}

%.2f 表示浮点数保留两位小数。格式字符串中的普通文字会原样输出，格式说明符则会被后面的参数替换。

2. 宽度、对齐和填充

#include <stdio.h>

int main(void) {
    printf("|%10d|\n", 123);
    printf("|%-10d|\n", 123);
    printf("|%05d|\n", 123);
    printf("|%.2f|\n", 3.14159);

    return 0;
}

输出效果大致如下：

|       123|
|123       |
|00123|
|3.14|

• %10d：宽度至少为 10，默认右对齐
• %-10d：宽度至少为 10，左对齐
• %05d：宽度至少为 5，不足宽度时用 0 补齐
• %.2f：浮点数保留两位小数

3. printf 的返回值

printf 成功时返回实际输出的字符数；发生输出错误时返回负数。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int written = printf("hello\n");
    printf("上一条输出写入了 %d 个字符\n", written);

    return 0;
}

平时可以直接忽略这个返回值，但在需要检查输出是否成功时，它很有用。

三、scanf：格式化输入

1. 读取不同类型

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int age;
    double height;
    char grade;

    scanf("%d", &age);
    scanf("%lf", &height);
    scanf(" %c", &grade);

    printf("年龄：%d，身高：%.2f，等级：%c\n",
           age, height, grade);

    return 0;
}

这里需要特别注意：

• 读取 int 使用 %d
• 读取 double 使用 %lf
• 读取 char 使用 %c
• %c 前面的空格用于跳过输入缓冲区中残留的空白字符

scanf 中 %f 对应 float *，而 %lf 对应 double *。这和 printf 的浮点格式有差异：

float a;
double b;

scanf("%f", &a);
scanf("%lf", &b);

2. 为什么通常需要加 &

普通变量需要传地址：

int number;
scanf("%d", &number);

字符数组名本身会转换为指向首元素的指针，因此读取字符串时通常不写 &：

char name[20];
scanf("%19s", name);

这里的 19 很重要。它限制了最多读取的字符数量，并为字符串末尾的 \0 留出空间。%s 默认会持续读取非空白字符，所以不适合读取带空格的一整行。

3. 读取一整行

如果需要读取包含空格的文字，可以使用 fgets：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char sentence[100];

    fgets(sentence, sizeof(sentence), stdin);
    printf("你输入的是：%s", sentence);

    return 0;
}

scanf("%s", ...) 更适合读取一个单词，fgets 更适合读取一整行。两者的使用场景不同，不应该强行混用。

4. scanf 的返回值

scanf 返回成功匹配并赋值的项目数量。如果输入结束或发生读取错误，可能返回 EOF。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int a;
    double b;

    int matched = scanf("%d %lf", &a, &b);
    if (matched == 2) {
        printf("读取成功：%d %.2f\n", a, b);
    } else {
        printf("输入格式不正确\n");
    }

    return 0;
}

检查返回值可以避免输入失败后继续使用未初始化变量。

四、scanf 最容易遇到的问题

1. %c 读到了换行符

下面的代码可能读不到用户真正输入的字符：

int number;
char ch;

scanf("%d", &number);
scanf("%c", &ch);

输入整数后按下回车，换行符可能还留在输入流中，第二个 scanf("%c", ...) 就会把它读走。

常见写法是在 %c 前加空格：

scanf(" %c", &ch);

格式字符串中的空白字符会让 scanf 跳过连续的空白，包括空格、制表符和换行。

2. 输入类型不匹配

int number;
scanf("%lf", &number);

格式说明符与变量类型不匹配，会导致未定义行为。应当让格式、变量类型和地址类型保持一致。

3. 忘记检查返回值

如果用户输入 abc，下面的 number 不会成功得到一个整数：

int number;
scanf("%d", &number);
printf("%d\n", number);

更稳妥的做法是检查返回值，并在复杂程序中设计好错误输入的处理方式。

五、cin 与 cout 的基本用法

cin 和 cout 属于 C++ 的输入输出流，定义在 <iostream> 中：

#include <iostream>

int main() {
    int age;
    std::cout << "请输入年龄：";
    std::cin >> age;
    std::cout << "你的年龄是 " << age << '\n';

    return 0;
}

它们使用运算符完成输入输出：

• std::cin >> value：从输入流读取数据
• std::cout << value：向输出流写入数据

和 printf 相比，cout 不需要为每个变量手动写 %d、%f 等格式说明符。类型信息由 C++ 编译器和流对象共同处理。

六、scanf、printf 与 cin、cout 的比较

1. 同一个功能的两种写法

使用 scanf 和 printf：

#include <cstdio>

int main() {
    int a;
    int b;

    std::scanf("%d%d", &a, &b);
    std::printf("sum = %d\n", a + b);

    return 0;
}

使用 cin 和 cout：

#include <iostream>

int main() {
    int a;
    int b;

    std::cin >> a >> b;
    std::cout << "sum = " << a + b << '\n';

    return 0;
}

两段代码的功能相同，但表达方式不同。前者依赖格式字符串，后者依赖流运算符。

2. 性能设置

在 C++ 竞赛或大量输入输出场景中，经常会看到：

#include <iostream>

int main() {
    std::ios::sync_with_stdio(false);
    std::cin.tie(nullptr);

    return 0;
}

• sync_with_stdio(false)：解除 C++ 流与 C 标准流之间的同步
• cin.tie(nullptr)：解除 cin 与 cout 的绑定，减少不必要的刷新

使用这两个设置后，不要在同一个程序中随意交替混用 scanf/printf 和 cin/cout，否则容易产生难以理解的缓冲行为。

3. 输入错误的处理

scanf 常通过返回值判断成功读取了几个项目：

int value;
if (scanf("%d", &value) != 1) {
    printf("请输入整数\n");
}

cin 则可以检查流状态：

int value;
if (!(std::cin >> value)) {
    std::cout << "请输入整数\n";
}

在复杂的 C++ 项目中，流状态还可以通过 std::cin.fail()、std::cin.eof() 等函数进一步判断。

七、应该怎么选择

可以按照下面的原则选择：

使用 scanf 和 printf 的情况

• 正在学习 C 语言
• 维护已有的 C 代码
• 需要简洁的格式化输出
• 已经明确掌握格式说明符和返回值检查

使用 cin 和 cout 的情况

• 编写现代 C++ 代码
• 需要处理自定义类型
• 更看重类型安全和代码可读性
• 希望使用运算符重载连接复杂对象

在 C++ 竞赛中，两种方案都很常见。scanf 和 printf 语法短、性能稳定；cin 和 cout 表达自然，配合关闭同步后通常也能满足大量数据输入。

八、一页速记版

printf

• 头文件：<stdio.h> 或 C++ 中的 <cstdio>
• %d 输出 int
• %f 输出 double
• %c 输出字符
• %s 输出字符串
• %.2f 表示保留两位小数

scanf

• 普通变量通常传地址：scanf("%d", &number);
• float 使用 %f
• double 使用 %lf
• %c 前加空格可以跳过残留空白
• %s 要限制宽度，例如 %19s
• 始终检查返回值

cin / cout

• 输入：std::cin >> value
• 输出：std::cout << value
• 多个数据可以连续写：std::cin >> a >> b
• 大量输入时可使用 std::ios::sync_with_stdio(false);
• 不要在关闭同步后随意混用 C 和 C++ 的输入输出

九、结语

scanf 和 printf 的核心是“格式字符串 + 参数地址”，而 cin 和 cout 的核心是“流 + 运算符”。前者更接近 C 语言底层接口，后者更符合 C++ 的对象和类型系统。

学习时可以先掌握下面这个最小闭环：

int number;
scanf("%d", &number);
printf("%d\n", number);

再逐步理解字符串、浮点数、字符读取、返回值检查和输入缓冲区问题。等这些基础内容熟悉以后，再比较 cin、cout 的流状态和性能设置，就能更清楚地知道不同输入输出工具适合什么场景。