C 語言 printf 與 scanf 格式化輸入輸出深度解析

printf 函數核心機制

參數傳遞與堆疊模型

printf 採用可變參數機制，參數按順序壓入堆疊。關鍵在於：編譯器按實際類型壓棧，但 printf 按格式字串解讀。

printf("%ld %ld %ld %ld", n1, n2, n3, n4);
// 假設 n1=float, n2=double, n3=n4=long

• float 自動提升為 double（佔 8 位元組）
• double 佔 8 位元組
• long 佔 4 位元組
• printf 看到四個 %ld，每次讀 4 位元組 → 讀取錯誤位元組組合

教訓：格式字串必須與實際參數類型嚴格匹配，否則產生未定義行為。

返回值與實戰範例

printf 返回成功輸出的字符數，錯誤返回負數。

int a = 100;
printf("a=%d\n", a);      // a=100
printf("a=%5d\n", a);     // a=  100 (寬度5，右對齊)
printf("a=%-5d\n", a);    // a=100   (左對齊)
printf("a=%+d\n", a);     // a=+100  (顯示正號)
printf("a=% d\n", a);     // a= 100  (正數前留空格)
printf("a=%#o\n", a);     // a=0144  (八進制加前綴)
printf("a=%#x\n", a);     // a=0x64  (十六進制加前綴)

最小寬度與填充規則

• %3d：最小寬度 3，不足左填空格
• %-3d：左對齊，右填空格
• %03d：右對齊，左填 0
• %-03d：0 標誌被 - 覆蓋，左對齊

scanf 函數深度解析

輸入分割與匹配規則

• 以空白字符（空格、換行、製表符）分割輸入欄位
• 跳過格式字串與輸入欄位間的空白字符
• %c 例外：不跳過空白，直接讀取下一字符（含空白）

掃描流程詳解（以 %d 為例）

1. 跳過前導空白字符
2. 遇到非空白字符：若為數字或 +/- 符號，繼續讀取數字
3. 遇到非數字字符：停止掃描，將該字符退回輸入緩衝區
4. 計算數值賦給目標變數

若首個非空白字符非數字（如 'A'），scanf 停留在該字符，不賦值，返回 0。後續調用仍從 'A' 開始。

%s 與 %c 的關鍵差異

%s 自動在末尾添加 '\0' 形成 C 字串。

返回值語義

• 成功讀取的項目數
• 0：無項目讀取（如預期數字輸入字母）
• EOF（通常 -1）：檢測到檔案結尾

常見坑點總結

• 格式字串與參數類型不匹配：導致堆疊讀取錯亂
• scanf 留下換行符：後續 %c 直接讀到換行，需用 getchar() 清理或改用 %*c
• 緩衝區溢出風險：%s 無長度限制，建議用 %19s（緩衝區大小-1）
• 指針參數：scanf 所有參數必須是地址（&變數或陣列名）