C语言K&R圣经笔记 7.3变长参数列表 7.4标准输入-scanf

7.3 变长参数列表

本节包含了一个最小版本的 printf 的实现，用以说明如何写出以可移植方式处理变长参数列表的函数。由于我们主要对参数处理感兴趣，故 minprintf 只做格式化字符串和参数的处理，而格式转换调用真正的 printf 来处理。

printf 的正确声明为

int printf(char *fmt, ...)

其中的 ... 意味着这些参数的数量和类型可以变化。声明 ... 只能出现在参数列表的末尾。我们的 minprintf 声明为 void，是因为它不像 printf 那样返回字符个数。

void minprintf(char *fmt, ...)

困难之处在于，如何让 minprintf 在参数列表连名字都没有的情况下遍历这个列表。标准库头文件 <stdarg.h> 包含了一系列如何遍历参数列表的宏定义。这个头文件的实现在不同的机器上是不同的，但它给出的接口是统一的。

va_list 类型用来声明一个依次指向每个参数的变量；在 minprintf中，这个变量称为 ap，代表“参数指针”（argument pointer）。宏 va_start 可以初始化 ap，使其指向第一个无名参数。在 ap 被使用之前，这个宏必须被调用一次。必须至少存在一个有名字的参数； va_start 使用最后一个有名字的参数来启动。

对 va_arg 的每次调用，都将返回一个参数并让 ap 步进到下一个参数。va_arg 使用一个类型名来确定返回的是什么类型，以及要步进多少字节。最后由 va_end 进行所有必需的清理操作。va_end 必须在函数返回之前调用。

上述特性构成了我们简化版 minprintf 的基础：

#include <stdarg.h>
 
/* minprintf：带可变参数列表的最简版本printf */
void minprintf(char *fmt, ...)
{
    va_list ap;    /* 依次指向每个无名参数的指针 */
    char *p, *sval;
    int ival;
    double dval;
 
    va_start(ap, fmt);    /* 使ap指向第一个无名参数 */
    for (p = fmt; *p; p++) {
        if (*p != '%') {
            putchar(*p);
            continue;
        }
        switch(*++p) {
        case 'd':
            ival = va_arg(ap, int);
            printf("%d", ival);
            breal;
        case 'f':
            dval = va_arg(ap, double);
            printf("%f", dval);
            break;
        case 's':
            for (sval = va_arg(ap, char *); sval; sval++)
                putchar(*sval);
            break;
        default:
            putchar(*p);
        }
    }
    va_end(ap);    /* 完成后清理 */
}

练习7-3、修改 minprintf 以支持 printf 的其他功能。

7.4 标准输入-scanf

scanf 是类似 printf 的输入函数，也提供了很多同样的转换功能，不过方向与 printf 相反。

int scanf(char *format, ...)

scanf 从标准输入中读入字符，根据 format 中的规格对其进行解析，然后将结果保存到其他参数中。格式化参数会在后面描述；而其他参数，每个都必须是指针，指出对应的输入在转换后要储存到哪里。和 printf 一样，本节是对 scanf 最有用特性的总结，而不是详尽的列表。

scanf 在耗尽格式化字符串后停止，或是某个输入无法匹配到控制规格时停止。它的函数返回值是成功匹配并赋值的输入项的个数。这个值可以用来确定得到了多少输入项。遇到文件结束时，函数返回 EOF；注意这不同于返回 0，返回 0 意味着下一个输入字符无法匹配格式化字符串的第一个规格。如果上一个 scanf 没有把输入都处理完，则下一次调用 scanf 时，会紧接着上次已转换的最后一个字符之后，继续搜索匹配。

还有一个函数 sscanf ，是从字符串而不是标准输入中读取：

int sscanf(char *string, char *format, arg1, arg2, ...)

它根据 format 中的规格对 string 进行扫描，然后通过 arg1, arg2 等参数保存结果值。这些参数必须都是指针。

格式化字符串通常包含用于控制输入转换的转换规格。格式化字符串可以包含：

• 空格或制表符，不会被忽略。如果格式化字符串中有空白字符，则对应输入位置的空白字符会被跳过。
• 普通字符（非%），预计与输入流中的下一个非空白字符匹配。
• 转换规格，包含字符 %，用于抑制赋值的字符 *（可选），用于指定最大域宽度的数字（可选），用于指定目标宽度的字母 h，l 或 L（均可选），以及一个转换字符。

转换规格指明了下一个域该如何转换。转换结果通常会放到由对应参数指针所指向的变量中。然而，如果有 * 字符指示了抑制赋值，则输入域会被跳过。输入域被定义为一个非空白字符串；它的范围是到下一个空白字符，但若有指定域宽度，则到宽度耗尽为止。这隐含说明 scanf 在找输入时会读过行边界，因为换行符也是空白字符。（空白字符包括空格，制表符，换行，回车，垂直制表符和换页符。）

转换字符指示如何解析输入域。对应的参数必须是指针，这是由 C 语言的“值传递”语义要求的。转换字符见表7-2。

转换字符d，i，o，u 和 x 前面，可以加上 h 来表明参数列表中出现的指针是指向 short 而不是 int ，或者加上字母 l 来表明参数列表中指针指向的是 long。与之类似，转换字符 e，f 和 g 前面可以加上字母 l 来表明参数列表出现中的指针指向 double 而不是 float 。

把第四章的简易计算器改写为用 scanf 来做输入转换，作为第一个例子：

#include <stdio.h>
 
main()    /* 简易计算器 */
{
    double sum, v;
 
    sum = 0;
    while (scanf(%lf, &v) == 1)
        printf("\t%.2f\n", sum += v);
    return 0;
}

假定我们想要读取包含如下格式日期的行：

    25 Dec 1988

则scanf 语句为：

int day, year;
char monthname[20];
 
scanf("%d %s %d", &day, monthname, &year);

monthname 不需要加 & ，因为数组名称就是指针。

字面量的字符可以在 scanf 的格式化字符串中出现；它们必须匹配输入中相同的字符。因此我们可以使用下面的 scanf 语句来读格式为 mm/dd/yy 的日期：

int day, month, year;
 
scanf("%d/%d/%d", &month, &day, &year);

如果 scanf 格式化字符串中有空白字符，则对应输入位置的空白字符会被跳过。不仅如此，它在寻找输入值的时候，会跳过空白字符（空格，制表符，换行等）。为了读入格式不固定的输入，最好的方法通常是每次读一行，然后使用 sscanf 将它各部分提取出来。例如，假定我们想要读取可能包含上述两种格式日期的文本行，则可以写

while (getline(line, sizeof(line) > 0) {
    if (sscanf(line, "%d %s %d", &day, monthname, &year) == 3)
        printf("valid: %s\n", line);    /* 格式为 25 Dec 1988 */
    else if (sscanf(line, "%d/%d/%d", &month, &day, &year) == 3)
        printf("valid: %s\n", line);    /* 格式为 mm/dd/yy */
    else
        printf("invalid: %s\n", line);    /* 非法格式 */
}

 scanf 可以与其他输入函数混着调用。在调用 scanf 后调用任何输入函数时，都会从上次 scanf 未读的第一个字符开始读。

最后给个警告：scanf 和 sscanf 的参数必须是指针。目前最常见的错误是写成

scanf("%d", n);

正确的应该是

scanf("%d", &n);

这个错误在编译期间通常不能检测出来。【现代编译器一般都会检测出来】

练习7-4、仿照上一节的 minprintf，写个私有版本的 scanf。
练习7-5、重写第四章的后缀计算器，使用 scanf 和/或 sscanf 做输入和数字转换。