C语言输入输出函数完整指南：从基础到高级应用

前言

        在C语言编程中，输入输出(I/O)操作是最基础也是最重要的部分。无论是简单的"Hello World"程序还是复杂的系统应用，都离不开I/O操作。本文将全面介绍C语言中的各种输入输出函数，包括它们的特点、使用场景和最佳实践。

目录

前言

一、字符输入输出函数

1.1 putchar() - 字符输出

1.2 getchar() - 字符输入

二、字符串输入输出函数

2.1 puts() - 字符串输出

2.2 fputs() - 文件字符串输出

2.3 字符串输入函数对比

gets() - 不安全的字符串输入（已废弃）

fgets() - 安全的字符串输入（推荐）

三、格式化输入输出函数

3.1 printf() - 格式化输出

常用格式说明符

格式修饰符

3.2 scanf() - 格式化输入

空格处理问题及解决方案

%*c 的妙用

四、文件输入输出函数

4.1 文件写入操作

4.2 文件读取操作

五、输入输出函数综合对比

六、最佳实践和实用技巧

6.1 安全的输入函数封装

6.2 混合使用输入函数的注意事项

七、总结

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一、字符输入输出函数

1.1 putchar() - 字符输出

putchar() 是最简单的字符输出函数，用于向标准输出（通常是屏幕）输出单个字符。

函数原型：

c

int putchar(int c);

使用示例：

c

#include <stdio.h>int main() {putchar('A');           // 输出字符 Aputchar('\n');          // 输出换行符putchar(65);            // 输出 ASCII 码 65 对应的字符 A// 输出字符串（逐个字符）char str[] = "Hello";for(int i = 0; str[i] != '\0'; i++) {putchar(str[i]);}putchar('\n');return 0;
}

输出结果：

text

A
A
Hello

1.2 getchar() - 字符输入

getchar() 用于从标准输入读取单个字符。

函数原型：

c

int getchar(void);

使用示例：

c

#include <stdio.h>int main() {char ch;printf("请输入一个字符: ");ch = getchar();printf("你输入的字符是: ");putchar(ch);putchar('\n');return 0;
}

二、字符串输入输出函数

2.1 puts() - 字符串输出

puts() 用于输出字符串，并自动在末尾添加换行符。

函数原型：

c

int puts(const char *str);

使用示例：

c

#include <stdio.h>int main() {char str[] = "Hello World";puts(str);              // 输出后自动换行puts("Another line");   // 不需要手动加\nreturn 0;
}

输出结果：

text

Hello World
Another line

2.2 fputs() - 文件字符串输出

fputs() 用于向指定文件流输出字符串，不会自动添加换行符。

函数原型：

c

int fputs(const char *str, FILE *stream);

使用示例：

c

#include <stdio.h>int main() {fputs("Hello ", stdout);fputs("World", stdout);fputs("\n", stdout);    // 需要手动换行return 0;
}

2.3 字符串输入函数对比

gets() - 不安全的字符串输入（已废弃）

c

#include <stdio.h>int main() {char str[100];printf("输入字符串: ");gets(str);  // 危险！不检查缓冲区边界printf("你输入: %s\n", str);return 0;
}

fgets() - 安全的字符串输入（推荐）

c

#include <stdio.h>
#include <string.h>// 移除字符串末尾的换行符
void remove_newline(char *str) {int len = strlen(str);if (len > 0 && str[len-1] == '\n') {str[len-1] = '\0';}
}int main() {char str[100];printf("输入字符串: ");fgets(str, sizeof(str), stdin);  // 安全，指定最大长度remove_newline(str);             // 移除换行符printf("你输入: %s\n", str);printf("字符串长度: %zu\n", strlen(str));return 0;
}

三、格式化输入输出函数

3.1 printf() - 格式化输出

printf() 是C语言中最常用的输出函数，支持复杂的格式化输出。

基本格式：

c

int printf(const char *format, ...);

常用格式说明符

格式符	说明	示例
%d	有符号十进制整数	printf("%d", 123)
%u	无符号十进制整数	printf("%u", 123u)
%f	浮点数	printf("%f", 3.14)
%c	字符	printf("%c", 'A')
%s	字符串	printf("%s", "hello")
%p	指针地址	printf("%p", &var)
%x	十六进制整数	printf("%x", 255)

格式修饰符

c

#include <stdio.h>int main() {int num = 123;float pi = 3.14159;char ch = 'A';char str[] = "Hello";// 宽度和对齐printf("数字: |%5d|\n", num);     // 右对齐，宽度5printf("数字: |%-5d|\n", num);    // 左对齐，宽度5printf("数字: |%05d|\n", num);    // 用0填充// 浮点数精度printf("PI: %.2f\n", pi);         // 保留2位小数printf("PI: %8.3f\n", pi);        // 总宽度8，3位小数// 字符串截断printf("字符串: %.3s\n", str);    // 只输出前3个字符return 0;
}

输出结果：

text

数字: |  123|
数字: |123  |
数字: |00123|
PI: 3.14
PI:    3.142
字符串: Hel

3.2 scanf() - 格式化输入

scanf() 用于从标准输入读取格式化数据。

基本格式：

c

int scanf(const char *format, ...);

空格处理问题及解决方案

问题示例：

c

#include <stdio.h>int main() {char str[100];printf("输入字符串: ");scanf("%s", str);  // 遇到空格会停止读取printf("你输入的是: %s\n", str);return 0;
}

运行结果：

text

输入: Hello World
输出: Hello  (只读取了第一个单词)

解决方案：

c

#include <stdio.h>int main() {char str[100];// 方法1: 使用扫描集读取包含空格的字符串printf("输入包含空格的字符串: ");scanf("%[^\n]", str);  // 读取直到遇到换行符printf("方法1: %s\n", str);// 清空输入缓冲区while (getchar() != '\n');// 方法2: 限制读取长度printf("再次输入: ");scanf("%99[^\n]", str);  // 最多读取99个字符printf("方法2: %s\n", str);return 0;
}

%*c 的妙用

%*c 在 scanf() 中用于读取并丢弃一个字符，常用于跳过不需要的字符或清空缓冲区。

应用场景1：跳过特定字符

c

#include <stdio.h>int main() {int day, month, year;printf("输入日期(DD-MM-YYYY): ");scanf("%d-%d-%d", &day, &month, &year);printf("日期: %d/%d/%d\n", day, month, year);return 0;
}

应用场景2：清除缓冲区中的换行符

c

#include <stdio.h>int main() {int num;char ch;printf("输入一个数字: ");scanf("%d", &num);// 清除数字后面的换行符scanf("%*c");printf("输入一个字符: ");scanf("%c", &ch);printf("数字: %d, 字符: %c\n", num, ch);return 0;
}

应用场景3：混合输入时的缓冲区管理

c

#include <stdio.h>int main() {int age;char name[50];printf("输入年龄: ");scanf("%d", &age);// 清除缓冲区中剩余的所有字符，直到换行符scanf("%*[^\n]");  // 读取并丢弃换行符之前的所有字符scanf("%*c");      // 读取并丢弃换行符本身printf("输入姓名: ");scanf("%49[^\n]", name);  // 安全读取包含空格的姓名printf("年龄: %d, 姓名: %s\n", age, name);return 0;
}

四、文件输入输出函数

4.1 文件写入操作

c

#include <stdio.h>int main() {FILE *file = fopen("example.txt", "w");if (file != NULL) {fputc('A', file);              // 写入单个字符fputs("Hello File\n", file);   // 写入字符串fprintf(file, "Number: %d\n", 123);  // 格式化写入fclose(file);printf("文件写入成功！\n");} else {printf("文件打开失败！\n");}return 0;
}

4.2 文件读取操作

c

#include <stdio.h>int main() {FILE *file = fopen("example.txt", "r");if (file != NULL) {int ch;printf("文件内容:\n");while ((ch = fgetc(file)) != EOF) {putchar(ch);}fclose(file);} else {printf("文件打开失败！\n");}return 0;
}

五、输入输出函数综合对比

函数	类型	特点	安全性	推荐程度
putchar()	字符输出	简单高效	安全	⭐⭐⭐⭐
getchar()	字符输入	简单	安全	⭐⭐⭐⭐
puts()	字符串输出	自动换行	安全	⭐⭐⭐⭐
fputs()	字符串输出	不自动换行	安全	⭐⭐⭐
printf()	格式化输出	功能强大	安全	⭐⭐⭐⭐⭐
scanf()	格式化输入	功能强大	需谨慎使用	⭐⭐⭐
gets()	字符串输入	已废弃	危险	⭐
fgets()	字符串输入	安全可靠	安全	⭐⭐⭐⭐⭐

六、最佳实践和实用技巧

6.1 安全的输入函数封装

c

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>// 清空输入缓冲区
void clear_input_buffer() {int c;while ((c = getchar()) != '\n' && c != EOF);
}// 安全的字符串输入
int safe_string_input(char *buffer, int size, const char *prompt) {printf("%s", prompt);if (fgets(buffer, size, stdin) == NULL) {return -1;  // 读取失败}// 移除换行符size_t len = strlen(buffer);if (len > 0 && buffer[len-1] == '\n') {buffer[len-1] = '\0';return len - 1;}// 如果缓冲区已满但还有输入，清空剩余输入if (len == size - 1) {clear_input_buffer();}return len;
}// 安全的整数输入
int safe_int_input(const char *prompt) {char buffer[100];int number;while (1) {safe_string_input(buffer, sizeof(buffer), prompt);if (sscanf(buffer, "%d", &number) == 1) {return number;}printf("输入无效，请重新输入！\n");}
}int main() {char name[50];int age;safe_string_input(name, sizeof(name), "请输入姓名: ");age = safe_int_input("请输入年龄: ");printf("\n姓名: %s\n", name);printf("年龄: %d\n", age);return 0;
}

6.2 混合使用输入函数的注意事项

c

#include <stdio.h>int main() {int num1, num2;char ch;char str[100];// 正确的混合输入方式printf("输入第一个数字: ");scanf("%d", &num1);clear_input_buffer();  // 清除换行符printf("输入一个字符: ");scanf("%c", &ch);clear_input_buffer();  // 清除换行符printf("输入字符串: ");fgets(str, sizeof(str), stdin);// fgets会保留换行符，需要处理printf("输入第二个数字: ");scanf("%d", &num2);printf("数字1: %d, 字符: %c, 字符串: %s, 数字2: %d\n", num1, ch, str, num2);return 0;
}

七、总结

C语言提供了丰富的输入输出函数，每种函数都有其特定的使用场景：

1. 字符I/O：putchar()、getchar() 简单高效

2. 字符串I/O：优先使用 fgets() 和 fputs()，避免使用不安全的 gets()

3. 格式化I/O：printf() 功能强大，scanf() 需要谨慎处理空格和缓冲区

4. 文件I/O：使用文件流版本的函数进行文件操作

关键建议：

• 始终使用 fgets() 进行字符串输入

• 使用 scanf() 时限制输入长度并处理空格问题

• 混合使用不同输入函数时要妥善管理输入缓冲区

• 封装安全的输入函数以提高代码的健壮性

掌握这些输入输出函数的正确使用方法，能够帮助你编写出更加安全、可靠的C语言程序。