C语言安全输入：scanf函数_scanf("2d",n)

输入函数scanf()

函数名: scanf
功 能: 执行格式化输入
用 法: int scanf(char *format[,argument,…]);

format 是一个字符串，通过这个字符串限制了scanf的数据匹配格式，
argument 指的是后面的需要进行匹配赋值的参数，
… 指后面的可变参数

例如：

    int a, b;
    // 这里有两个变量 我们可以通过scanf对他进行赋值
    scanf("%d%d", &a, &b); // 正确用法 如果要通过函数修改变量，应当将他的地址传给这个函数
                           // 否则只会修改他的值得拷贝
    // scanf("%d%d", a, b);   // 错误用法
    printf("%d %d\n", a, b);
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在上面的程序中 我们通过scanf对a，b两个变量赋值，
其中的format参数的值是 “%d%d” 其中使用到的%d是格式转换符

格式转换说明符

在上个例子中，我们使用格式转换说明符匹配了两个整形变量，但是值得注意的是，这个格式说明符· 中间没有分隔，程序是怎么知道要分开两个数的呢？
实际上，程序通常有三种条件进行下一个格式说明符的匹配

1、空白字符（空白字符是指空格键，tab键，回车键）

2、遇宽度结束

3、遇非法输入（结束scanf）

4、缓冲区被读取完毕（结束scanf）

在实际运行过程中，我输入的是"12 34"通过一个空格（空白字符）隔开两个值，接下来我们来看第二种情况

在格式转换符的帮助下我们已经可以输入一个小数了，但是现实条件下我们通常会限制数据的长度
此时可以用到%nd （n为一个十进制数）

    int a, b;
    // 这里有两个变量 我们可以通过scanf对他进行赋值
    scanf("%2d%2d", &a, &b); // 通过限制获取两位
    printf("%d %d\n", a, b);
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在现在的这个例子中，我们只需要输入"1234"，不用分隔符也能匹配上两个数。
我们来分析一下，程序先使用"%2d"匹配了前两个字符"12"，然后将其赋值给变量a，然后继续使用下一个"%2d"匹配接下来的"34"，赋值给变量b。

注意！！！！ 在这个过程中程序在匹配了一个字符之后，转而进行变量的赋值，此时"%2d%2d"的匹配被打断了，等待赋值完成后，程序继续进行匹配，

这代表程序实际上是有一块缓冲的地方给字符串存储的。

缓冲区

实际上由于cpu处理速度远高于我们IO输入的速度，所以在计算机设计过程中，有专门的缓冲区来缓冲输入，输出同样也有。

缓冲区用来缓存“输入数据”的ASCII码，而scanf()每次从缓冲区中读取一个字符（ASCII码），在运行过程中，如果缓冲区为空，scanf会要求用户输入数据到缓冲区，然后scanf进行读取直到缓冲区为空。如果缓冲区为非空状态，则下次执行scanf()不会要求输入，如果键盘缓冲区为空，执行scanf()则会等待用户的输入。

下面我们来看scanf第三种结束条件
我们尝试给一个int和一个char赋值 我们输入"A A"，使用一个空格（空白字符）隔开两个值

    int a;
    char c;
    // 这里有两个变量 一个int 和一个char 我们可以通过scanf对他进行赋值
    scanf("%d%c", &a, &c); // 通过限制获取两位
    printf("%d %c\n", a, c);
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我们期待的结果是
a的值为65 即’A’的ASCII码的值
c的值为’A’ 即’A’被成功赋值

但是实际运行结果是 "0 "(两个括号 一个是printf内的空格字符，一个是c的字符值)

这意味着在实际过程中 scanf在使用"%d"给’A’匹配时发生了错误，他并没有给a赋值，而且直接结束了匹配。
那么剩下还有一个的’A’在哪呢 我们来看看缓冲区还剩什么

 int a;
    char c;
    // 这里有两个变量 一个int 和一个char 我们可以通过scanf对他进行赋值
    scanf("%d%c", &a, &c); 

    char arr[10]; // 用数组获取缓冲区
    scanf("%c%c", &arr[0], &arr[1]);
    printf("%c %c\n", arr[0], arr[1]);
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一共进行了两次scanf，第一次scanf由于匹配失败，在缓冲区留下了一个’A’
第二次scanf的执行并没有等待我输入，他直接从缓冲区读取到了上一个scanf留下的那个’A’

程序出现了开发者不希望出现得到情况，第二个scanf直接破坏了整个程序的运行逻辑

再比如一个很多人可能遇见的情况，没遇见过的同学可以拷贝去尝试运行一下

    int a;
    char c;
    // 这里有两个变量 一个int 和一个char 我们可以通过scanf对他进行赋值
    printf("input one integer:");
    scanf("%d", &a);
    printf("input one char:");
    scanf("%c", &c);
    printf("input end\n");
    printf("%d %c\n", a, c);
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运行效果如下

我只输入了一次 12 但是他第二次scanf同样没有要求我输入，我们没有输入字符，但是他第二次居然获取了缓冲区的数据。灵异事件出现了！

回想一下刚才的输入过程，我们输入了一次12 然后按了回车，实际上回车这个键输入了两个字符\r\n（回车换行）,scanf使用%d匹配了12，但是换行符没有人匹配，被留在了缓冲区，第二次scanf看见缓冲区有数据，读取了一个\n

为了验证这个结论我们修改下代码

 int a;
    char c;
    // 这里有两个变量 一个int 和一个char 我们可以通过scanf对他进行赋值
    printf("input one integer:");
    scanf("%d", &a);
    printf("input one char:");
    scanf("%c", &c);
    printf("input end\n");
    printf("%d %d\n", a, c);
    return 0;
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缓冲区导致的不安全的scanf

那么我们怎么解决这个问题呢

这个问题有如下几种解决办法

解决方案1

1.getchar()

int getchar(void)
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getchar能从缓冲区获取一个字节并返回
来看使用getchar的优化方法

    int a;
    char c;
    // 这里有两个变量 一个int 和一个char 我们可以通过scanf对他进行赋值
    printf("input one integer:");
    scanf("%d", &a);
    printf("input one char:");
    getchar();
    scanf("%c", &c);
    printf("input end\n");
    printf("%d %d\n", a, c);
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使用getchar吃掉了’\n’，程序可以正常等待输入了

解决方案2

在第二次输入之前，再使用一个

 scanf("\n");
 scanf("%c", &c);
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或是

 scanf("%c") 
 scanf("%c", &c);
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或是

fgetc(stdin);
scanf(“%c”, &c);

获取’\n’,使缓冲区清空，等待输入；

解决方案3

第一次输入时使用

int a;
scanf("%d ", &a); //这里有个括号可以使用他吃掉回车字符
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解决方案4

scanf("%*[\n]");
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这个字符串时scanf自带的正则表达式，它很有意思，让我们一一拆解一下

首先	"%[\n]" 表示  匹配 [ ] 中的字符 
		"%*[\n]"表示  匹配 [ ] 中的字符 并丢弃
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扩展

在前面我们使用了如下表达式

scanf("%*[\n]");
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我们来讨论一下他的用法

首先	"%[ABC]" 表示  匹配 [ ] 中的字符  即ABC
		"%[A-Z]" 表示  匹配 [ ] 中的字符  即所有大写字母
		"%[^A-Z]"表示  匹配不是[]中的字符 即除开大写字符的所有字符
		"%*[ABC]"表示  匹配 [ ] 中的字符  并丢弃
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下面我们来应用这些知识

练习题： 在一串字符串（可能包含任意字符）中有两个整形数字（不确定位置），如何取出他们并赋值给a，b。
在题目中我们需要丢弃所有所有非数字字符 表达式为

	"%*[^0-9]" //读取所有 非(^) 数字字符(0-9) 并丢弃(*)
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同时我们需要处理结尾出现的换行符 清除缓冲区，可以使用上文出现的方法
实现代码如下

void safeScanf()
{
    printf("safeScanf:\n");
    int a = 0, b = 0;
    scanf("%*[^0-9]"); // 读入所有非数字并丢弃
    scanf("%d", &a);
    scanf("%*[^0-9]"); // 读入所有非数字并丢弃
    scanf("%d", &b);
    scanf("%*[^\n]%*c"); // 他是下面两句的集合
    // scanf("%*[^\n]"); // 读入所有非换行符并丢弃
    // scanf("%*c");	 // 读入换行符并丢弃
    printf("a=%d b=%d\n", a, b);
}
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恭喜你！！ 通过在scanf函数上面添加补丁，你修复了自己程序的输入bug