C語言輸入輸出機制詳解：getchar/putchar 與緩衝區、換行符處理

核心現象

執行 putchar(getchar()); 時，輸入 a 並按 Enter，螢幕顯示兩個 a 和兩個換行。

機制解析

標準輸入緩衝區運作

1. 使用者鍵盤輸入 a Enter
2. 終端機驅動程式將字元放入 標準輸入緩衝區：'a' '\n' (或 '\r\n' Windows)
3. getchar() 從緩衝區讀取一個字元：第一次回傳 'a'
4. putchar('a') 輸出 'a' 到標準輸出（螢幕）
5. 若在迴圈中：第二次 getchar() 讀取 '\n'，putchar('\n') 輸出換行

關鍵點：getchar 讀取包含換行符

#include 

int main() {
    int c;
    printf("輸入字元 (Ctrl+D 結束):\n");
    while ((c = getchar()) != EOF) {
        printf("讀到: [%c] (ASCII: %d)\n", c, c);
    }
    return 0;
}

執行範例

輸入字元 (Ctrl+D 結束):
a
讀到: [a] (ASCII: 97)
讀到: [\n] (ASCII: 10)
b
讀到: [b] (ASCII: 98)
讀到: [\n] (ASCII: 10)

常見問題與解決方案

問題 1：scanf 後殘留換行符干擾 getchar

int n; char c;
scanf("%d", &n);  // 輸入 123\n，緩衝區留下 \n
c = getchar();    // 直接讀到 \n，非預期字元

解決方案

• scanf("%d", &n); getchar(); 吃掉殘留換行
• scanf("%d %c", &n, &c); 格式字串中空格跳過空白字元
• scanf(" %c", &c); %c 前加空格，跳過所有空白（含換行）

問題 2：getchar 迴圈處理換行符

// 只處理可見字元，忽略換行
int c;
while ((c = getchar()) != EOF) {
    if (c == '\n' || c == '\r') continue;
    putchar(c);
}

問題 3：Windows CRLF vs Unix LF

跨平台程式應同時處理 '\n' 和 '\r'。

scanf vs getchar/putchar 對比

進階：關閉緩衝或行緩衝

#include 

int main() {
    // 關閉 stdout 緩衝，每個 putchar 立即顯示
    setbuf(stdout, NULL);  // 或 setvbuf(stdout, NULL, _IONBF, 0)

    // 或設為行緩衝（遇 \n 刷新）
    setvbuf(stdout, NULL, _IOLBF, 0);

    // 標準錯誤 stderr 預設無緩衝
    fprintf(stderr, "這會立即顯示\n");
    return 0;
}

學習重點總結

• getchar 讀取所有字元：包含字母、數字、空格、Tab、換行、控制字元
• 標準輸入預設行緩衝：按 Enter 後程式才能讀取
• scanf 留下換行符：後續 getchar/%c 需額外處理
• 格式字串空格技巧：" %c" 跳過空白，"%d %d" 空格可分隔輸入
• EOF 條件：Linux Ctrl+D、Windows Ctrl+Z，getchar() != EOF 為標準迴圈寫法