C语言中scanf函数与输入缓冲区之间的关系

讨论下scanf函数，输入缓冲区的关系

　　样例来源于算法竞赛入门经典第一章实验部分的内容，经过测试发现scanf函数对于整形数据在读入时会过滤掉 空格符 、换行符 和 水平制表符。按照提示，如果b的值非法，比如说输入一个字符‘s’，那么会出现什么结果呢？

void scanf_buffer(void)
{
    int a , b;
    while( scanf("%d%d",&a,&b) != EOF )
        printf("%d %d\n",a,b);
}

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6

phase_1：输入的两个数均为合法的int型的整数，可以观察到scanf函数对于整形的读入过滤了回车符、换行符、水平制表符。第一阶段的实验结果明确。

phase_2：当按照提示，b的值在输入时指定为非法，比如说字符‘s’，观察实验结果。在这里观察到了有趣的实验结果，查资料表明这里涉及到了scanf函数的输入格式、返回值和主进程的输入缓冲区等相关内容。

1. scanf函数的读取格式控制&scanf函数的返回值

scanf函数有点意思的，scanf函数会对整形、浮点型和字符数组（字符型指针）过滤掉空格、回车符和水平制表符，对于字符型则按照读入的字符处理。scanf函数按照字符流的形式读取外部输入设备中的字符流，在本例中，过滤结束之后，还需要将字符流“1234”转化为整形1234，字符流“3.14”转化为float型的3.14等。 


上面两图模拟了一个意欲顺序读入int,float,double型值的一次成功的读取过程。首先scanf函数成功得到了想要的数据，并返回了成功得到的数据的个数。简化逻辑，Keyboard中的数据以中断触发的形式被读入，经过一系列的传递，交付给了系统的输入缓冲区（这时Keyboard中已经没有了数据），然后scanf代表的user通过系统调用成功取走了Input buffer中的数据（Input buffer中数据都被取走，Input buffer为空），然后scanf函数返回值为3，ret = 3。

2. Input buffer

如果正常读取的话，也真的不好再说什么了（人家都按照你的意愿达到了你想要的结果，你还想怎样），下面通过一组数据，深入了解一下输入缓冲区。 

1、从逻辑上说，输入缓冲区从标准输入或者是文件中得到数据，然后等待被应用进程取走。其必要性是为了匹配低速的输入设备与高速的CPU之间的不均衡性，从而提高系统性能。 
2、为什么非法输入的时候，数据被卡在Input Buffer而不是其他地方？ 
注意，过程1只是简单地数据传输，不涉及类型检查，而过程2需要根据scanf函数的格式检查值是否合法，所以问题只可能出在过程2。 
3、这一点比较隐晦，如图的三个变量输入的时候，scanf依然是有返回值的。鉴于scanf函数在处理时候的强次序性，scanf函数返回0代表第一个值已经非法，后面的值合法与否都不在重要了，因为越不过去第一个值；scanf函数返回1代表第一个值合法，第二个值非法，依此类推，直到scanf函数返回3意味着这一轮的数据已经读取完毕，可以进行下一轮的数据读入。

3.解决此题非法输入一直占用Input Bufffer，程序无限循环的方法

方法1：读入的时候顺带检查scanf函数的返回值是否异常，异常也可及时退出，不会一直占用Input Bufffer

void scanf_buffer()
{
    int a , b;
    while( scanf("%d%d",&a,&b) != EOF && scanf("%d%d",&a,&b) == 2 )
        printf("%d %d\n",a,b);
}

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6

方法2：fflush(stdin)强制刷新Input Bufffer，保证输入结果的无后效性。及时偶尔的非法输入也不会使程序陷入死循环或直接退出的问题。

void scanf_buffer()
{
    int a , b;
    while( scanf("%d%d",&a,&b) != EOF ){
        fflush(stdin);
        printf("%d %d\n",a,b);
    }
}

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7
• 8

总结：上述两种方法均可处理scanf异常读入的情况均可以，视不同的情景要求使用。方法2的鲁棒性明显显得好得多，fflush(stdin)也很有意