C語言標準 I/O 核心：printf 與 scanf 格式化輸入輸出完全指南

編輯：關於C語言

前言：格式化 I/O 的雙子星

printf 與 scanf 是 C 語言最常用、功能最豐富的 I/O 函數。掌握格式字串語法、轉換規格、對應參數規則，是避免「格式化字串漏洞」與輸出錯誤的關鍵。

一、`printf` 格式化輸出

調用格式


int printf(const char *format, ...);
// 返回輸出字元數，錯誤返回負值

格式字串結構

format = 普通字元 (原樣輸出) + 轉換規格 (以 % 開頭)

轉換規格完整語法


%[旗標][寬度][.精度][長度]類型

常用類型字元對照表

類型	對應參數	輸出形式
`d`, `i`	`int`	有號十進制整數
`u`	`unsigned int`	無號十進制整數
`o`	`unsigned int`	八進制 (不帶前綴)
`x`, `X`	`unsigned int`	十六進制 (小寫/大寫)
`f`, `F`	`double`	定點小數
`e`, `E`	`double`	科學記號
`g`, `G`	`double`	自動選擇 `f` 或 `e` (短者)
`c`	`int` (字元)	單一字元
`s`	`char*`	字串 (至 '\0')
`p`	`void*`	指標位址 (實作定義格式)
`%`	無	輸出 '%'

旗標、寬度、精度、長度修飾

類別	選項	效果
旗標	`-`	左對齊 (預設右對齊)
	`+`	有號數值強制顯示正負號
	(空格)	正數前加空格，負數加負號
	`#`	替代形式: `0x`/`0X`/`0` 前綴, 強制小數點
	`0`	左側填充 0 (而非空格)，旗標 `-` 覆蓋
寬度	`n` 或 `*`	最小欄寬，* 從參數取得
精度	`.n` 或 `.*`	浮點數小數位數 / 字串最大字元數 / 整數最小位數
長度	`hh`	`char` (提升為 int)
	`h`	`short`
	`l` (ell)	`long` / `double` (針對 `f` 等) / `wchar_t*`
	`ll`	`long long`
`L`	`long double`

實用範例


printf("%-10s %5d %8.2f\n", "Apple", 100, 12.5);   // 左對齊字串、寬度5整數、寬度8保留2位小數
printf("0x%08X\n", 0x123ABC);                     // 8位十六進制前導0、大寫
printf("%p\n", (void*)&var);                      // 列印位址

二、`scanf` 格式化輸入

調用格式


int scanf(const char *format, ...);
// 返回成功轉換賦值的參數個數，EOF 表示輸入失敗/結束

核心差異：`scanf` 參數必須是位址


int a; float b; char c; char str[20];
scanf("%d %f %c %19s", &a, &b, &c, str);  // str 已是位址

掃描集合 `%[...]` 進階用法


char line[100];
scanf("%[^\n]", line);      // 讀取整行 (不含 \n)
scanf("%[abc]", set);       // 僅讀取 a/b/c 字元
scanf("%[^abc]", set);      // 讀取非 a/b/c 字元

常見陷阱與修正

陷阱	錯誤代碼	問題	修正
忘記 `&`	`scanf("%d", a)`	傳值而非位址，導致亂寫記憶體	`&a`
`%s` 無寬度限制	`scanf("%s", str)`	緩衝區溢位風險	`%19s` (陣列大小-1)
殘留 `\n` 干擾後續讀取	`scanf("%d", &n); gets(s)`	`gets` 讀到空行	中間加 `getchar()` 吃掉 `\n`，或改用 `fgets`
格式字串不匹配參數	`printf("%d", 1.5)`	未定義行為	嚴格對應類型
忽略返回值	不檢查 `scanf` 返回	輸入失敗時變數未初始化	`if (scanf(...) != N) handle_error()`

三、安全替代方案

snprintf/vsnprintf：指定緩衝區大小，防止溢位
fgets + sscanf：先安全讀行，再解析，分離 I/O 與解析邏輯
scanf_s (C11 Annex K / MSVC 擴展)：強制寬度參數

結語

printf/scanf 功能強大但「格式字串與參數不匹配」是 C 語言第一大 Bug 來源。熟記「類型字元、旗標/寬度/精度/長度修飾、scanf 必須傳位址、%s 必須限寬度、檢查返回值」五大鐵律，並善用 snprintf/fgets+sscanf 替代不安全用法，能寫出既彈性又安全的格式化 I/O 代碼。