C中printf與scanf函數讀取與儲存參數實現辦法

我是C語言的初學者，學到printf和scanf時有一些疑惑，於是自己研究總結了一些東西，可能會有錯誤，所以希望各位大牛指正哦~\(≧▽≦)/~啦啦啦

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I 關於Printf向堆棧傳參方式及儲存讀取方式

一、printf的格式爲：

printf(“格式字符串”，參數1，參數2，……);

其傳遞原理是，先將參數1、參數2、…傳遞到計算機堆棧中，堆棧類似於一個寄存器。計算機根據變量類型(Datatype)去儲存而非根據格式說明符(Format specifier)去儲存這些數據。之後printf根據格式說明符的形式去從堆棧中讀取這些數據而非根據變量類型。所以一旦變量類型與格式說明符不匹配就會出現錯誤。

二、考察一下代碼

輸出結果如下所示

甲行輸出的n1、n2並沒有問題，而n3、n4出現異常，這是因爲n3、n4是長整形變量而使用%e的浮點指數格式符非法輸出所導致。同理，乙行的四個參量輸出均出現異常，這是因爲當第一個浮點型變量用%ld格式符輸出出現異常時導致後面都出現異常。

三、原因深層探究

首先根據1中所說，考察printf如何向堆棧傳參。首先先將四個參數都變成二進制數，爲了方便起見，統一以十六進制表示，兩個十六進制數代表一個字節。需要指出，浮點型變量是以IEEE754標準儲存(即包括符號位、階碼、尾數)，另外，單精度浮點型float自動轉換爲雙精度浮點型double(即64位，包括1個符號位、11個階碼位以及52位尾數位)：

向堆棧傳參的原則是：每傳遞一個參量，事先開闢一個與之匹配的大小的空間；由低字節位向高字節位依次儲存；對於一個數，其最右位低字節，最左位高字節；所以n1、n2、n3、n4儲存方式爲

如圖所示，n1~n4分別從低字節位向高字節位儲存，在儲存64位的double型的n1（float自動轉換）的時候，先開闢64位連續空間，從低字節向高字節儲存，其讀取方式則是從下到上蛇形讀取。後面同理。

值得注意的是，當printf連續儲存參量時，開闢的空間不一定是連續的。

在甲行中，printf用%.1e格式符開始讀取時，它會一次性按照儲存順序讀取8字節，所以n1、n2輸出正常。但是當掃描至n3時，由於n3只有4字節，所以會將n4的四個字節數據也讀取，即一次性劃出8字節的範圍，從下至上蛇形讀取：

此時n3的讀取結果如圖所示，而這個數據被用%.1e讀取時，會被認爲是浮點型，所以儘管n3是long型，但是用IEEE754標準下的double規則翻譯爲十進制就是3.1e+46。

繼續讀取第四個%.1e，由於n4的位置已被讀取，所以繼續讀取時會隨機讀取8個字節，這些內存的數據將是未知的。從而n4的結果也是未知的。

乙行按照%ld讀取，%ld默認是讀取4個字節數據，所以同上，它的讀取結果是

n1被按照4個字節讀取，n2也是，這樣連帶n3、n4都被賦予原本是n2的數據，則原n3、n4數據被丟棄。

他們都是按照%ld也就是整形數的方法讀取，0X0000’0000=0，而0X4808’0000=1074266112

這與輸出結果是相符的。

【由此可得關於printf的幾點注意問題：A. 當第一個參量輸出異常時，往往後面的參量都輸出異常。B. Printf向堆棧傳參時是按照參數數據類型傳遞的而非格式說明符；當讀取數據時候是以格式說明符讀取，此時與參數本身及其類型無關。】

II 關於Scanf的傳參方式及賦值方式

四、考察下列代碼

當輸入3.5和9的結果如下

這是因爲丙行中，%f的格式符與後面的int型參量類型不匹配所導致。

五、原因分析

Scanf首先要從外設得到輸入數據，這些數據的儲存方式是按照格式說明符所儲存的，在這裏與printf不同的是，%f說明輸入數據是按照float儲存的，它並不自動轉換爲double。由於輸入3.5和9，這兩個數按照IEEE754標準的float型儲存方式（32位，1個符號位，8個階碼位，23個尾數位）儲存，所以其數值爲

現在scanf將這兩個二進制數賦給r、h兩個變量，巧合的是，int型在VC下也是4字節的，從而賦值是無截尾無損失的，於是

則在丁行中代入表達式得（pi被預編譯定義爲3.1415）

由於在計算時候浮點均按照double型計算，double能精確表示數字個數是16~17位，可見輸出結果和計算結果的前18位是符合的，從而證明了其正確性。

【驗證】

現在我們再輸入6.25和3.5這兩個量，按照如上方式做預測計算：

首先按照IEEE754的float型將這兩個量做轉換

全部賦給r、h：

代入丁行表達式得

下面用程序驗證結果

前16位是符合的，這也符合double的精確表示數字個數範圍。

六、輸入流阻塞問題

繼續上面的程序，若輸入變成

即在兩個數之間加一個逗號，此時會發生如下情況

這是由於scanf的特性所造成的。其輸入機制包括一個鍵盤緩衝區。第一個%f要求scanf向鍵盤索要一個合法數，此時輸入3.5是正常的。而第二個%f同樣要求scanf向鍵盤索要一個合法數，而scanf得到的卻是3.5之後的一個逗號，這個逗號不是一個合法數，此時輸入異常，scanf會將逗號放回輸入流內(即鍵盤緩衝區內仍然是由一個逗號)，且不將其消除，這就造成輸入流的阻塞：scanf一旦從鍵盤緩衝區讀取就會讀到逗號，這個逗號卻又不會被%f所接受，於是發生矛盾。這個時候sacnf結束，但是第二個參量h並沒有被有效賦值，此時它是一個隨機值。