محدّدات التنسيق في لغة C: المرجع الكامل لـ printf وscanf

يخبر محدّد التنسيق printf كيف يحوّل قيمة إلى نصّ، وscanf كيف يحوّل نصًا إلى قيمة. وهو الجزء الوحيد من C الذي لا يستطيع المترجم مساعدتك فيه افتراضيًا - فأنواع الوسائط غير مرئية للدالة - لذا فهذه الصفحة هي الجدول الذي تراجعه.

والشكل العام للمواصفة هو:

%[flags][width][.precision][length]conversion

والمطلوب فقط هو % وحرف التحويل. و%-8.2lf تستخدم الأجزاء الخمسة كلها.

جدول التحويلات

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int x = 255;

    printf("%%d  : %d\n", x);
    printf("%%u  : %u\n", x);
    printf("%%x  : %x\n", x);
    printf("%%X  : %X\n", x);
    printf("%%o  : %o\n", x);
    printf("%%c  : %c\n", 65);
    printf("%%s  : %s\n", "text");
    printf("%%f  : %f\n", 3.5);
    printf("%%e  : %e\n", 3.5);
    printf("%%g  : %g\n", 3.5);
    printf("%%p  : %p\n", (void *)&x);
    return 0;
}

ومدخلان يستحقّان تحذيرًا. %n تكتب في الذاكرة بدل أن تطبع، وهي الآلية خلف ثغرة سلسلة التنسيق - فلا تدع نصّ المستخدم يصل إلى سلسلة تنسيق أبدًا. و**%p** تتطلّب void *؛ وتمرير int * مباشرةً غير معرَّف رغم أن كل مترجم حقيقي يطبع العنوان على أي حال.

مُعدِّلات الطول

يقع مُعدِّل الطول بين الدقّة وحرف التحويل، ويقول كم يبلغ حجم الوسيط فعلًا.

التحويلات ذات الإشارة (d i) وعديمة الإشارة (u x o) تأخذ أنواعًا مختلفة - فـ %lu تريد unsigned long لا long، والخطأ في ذلك سلوك غير معرَّف، لا هفوة شكلية.

وأمّا عائلتا الفاصلة العائمة والمحارف:

والتركيبات التي تكتبها فعلًا:

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(void) {
    short              s   = -12;
    long               l   = 3000000000L;
    long long          ll  = 9000000000000000000LL;
    unsigned long      ul  = 4000000000UL;
    unsigned long long ull = 18000000000000000000ULL;
    size_t             len = strlen("hello");
    long double        ld  = 2.5L;

    printf("short              : %hd\n", s);
    printf("long               : %ld\n", l);
    printf("long long          : %lld\n", ll);
    printf("unsigned long      : %lu\n", ul);
    printf("unsigned long long : %llu\n", ull);
    printf("size_t             : %zu\n", len);
    printf("long double        : %Lf\n", ld);
    return 0;
}

و%zu هي التي يجدر حفظها. فـ sizeof وstrlen وكل حجم في المكتبة القياسية يُعيد size_t، وهو 8 بايتات على نظام 64 بتًا بينما int أربعة. وprintf("%d", strlen(s)) علّة حقيقية تبدو وكأنها تعمل على بعض المنصّات - استخدم %zu.

ويوجد المُعدِّلان hh وh أساسًا من أجل scanf، حيث يهمّ حجم الوجهة. أما في printf فيُرفَّع short إلى int قبل الاستدعاء، فكانت %d ستطبعه بشكل صحيح على أي حال؛ و%hd لا تفعل سوى توثيق القصد.

الأنواع ثابتة العرض

بالنسبة لأنواع <stdint.h> مثل int32_t، تكون المحدّدات المحمولة ماكروات من <inttypes.h>:

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <inttypes.h>

int main(void) {
    int32_t  a = -2000000000;
    uint64_t b = 18000000000000000000ULL;

    printf("int32_t  : %" PRId32 "\n", a);
    printf("uint64_t : %" PRIu64 "\n", b);
    return 0;
}

يتوسّع PRId32 إلى الحروف الصحيحة لمنصّتك، وتُدمَج القيم النصية الحرفية المتجاورة، ولهذا يُقسَّم التنسيق إلى ثلاث قطع. وهو قبيح؛ والبديل - التحويل إلى long long واستخدام %lld - أقرب إلى القراءة غالبًا وصحيح دائمًا.

الرايات

تأتي الرايات مباشرةً بعد % وتغيّر طريقة العرض. وتنطبق على printf فقط.

#include <stdio.h>

int main(void) {
    printf("|%6d|\n",   42);
    printf("|%-6d|\n",  42);
    printf("|%06d|\n",  42);
    printf("|%+d|\n",   42);
    printf("|% d|\n",   42);
    printf("|%#x|\n",  255);
    printf("|%#o|\n",   64);
    printf("|%#.0f|\n", 3.0);
    return 0;
}

ويمكن للرايات أن تتّحد: فـ %-+8.2f تعني عرضًا أدنى 8، ومنزلتين عشريتين، وإشارة دائمًا، وحشوًا بعد العدد. و- تتغلّب على 0 إن كتبتهما معًا.

العرض والدقّة

العرض حجم حقل أدنى - يُحشى الخرج ليبلغه، ولا يُقتطع أبدًا ليتّسع فيه. أما الدقّة (بعد نقطة) فتعني شيئًا مختلفًا لكل عائلة:

#include <stdio.h>

int main(void) {
    printf("|%10.3f|\n", 3.14159);     /* width 10, 3 decimals */
    printf("|%.5d|\n",   42);          /* minimum 5 digits     */
    printf("|%.3s|\n",   "abcdefg");   /* at most 3 chars      */
    printf("|%.0f|\n",   2.71828);     /* no decimals          */
    printf("|%*d|\n",    8, 42);       /* width from an argument */
    printf("|%.*f|\n",   3, 3.14159);  /* precision from an argument */
    return 0;
}

ووضع * مكان أي من العددين يأخذه من وسيط int يُقرأ قبل القيمة نفسها. وبذلك تبني جداول تُحسَب عروض أعمدتها أثناء التشغيل.

وفي scanf للعرض وظيفة مختلفة وأهمّ بكثير: فهو يحدّ مقدار الإدخال الذي سيستهلكه التحويل، وهو الشيء الوحيد الواقف بين %s وفيضان المخزن.

حيث يختلف printf وscanf

يتشابهان ويختلفان في أربعة مواضع. وكل واحد منها مصدر علل حيّ:

#include <stdio.h>

int main(void) {
    double d;
    char   word[16];

    printf("Enter a decimal number and a word: ");
    if (scanf("%lf %15s", &d, word) == 2) {   /* %lf and a width */
        printf("%.3f and \"%s\"\n", d, word); /* %f and a precision */
    } else {
        printf("Input did not match.\n");
    }
    return 0;
}

جرّب 2.5 hello. فالتنسيق الذي يقرؤه والتنسيق الذي يطبعه يستخدمان حرفين مختلفين لـ double نفسه، و15 في %15s تحدّ الإدخال عند 15 محرفًا زائد محرف الإنهاء - وهو بالضبط حجم word.

مجموعة المسح في scanf

%[...] تقرأ مجموعة من المحارف بدل كلمة محدّدة بالمسافات البيضاء. وهي طريقة قراءة سطر كامل بـ scanf، وإن بقيت fgets الأداة الأفضل:

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char line[64];

    printf("Type a sentence: ");
    if (scanf("%63[^\n]", line) == 1) {     /* everything up to a newline */
        printf("You typed: %s\n", line);
    }
    return 0;
}

[^\n] تعني "أي محارف عدا السطر الجديد". و%[0-9] كانت ستقرأ الأرقام فقط، و%[abc] تلك الحروف الثلاثة فقط. وخلافًا لـ %s، لا تتخطّى مجموعة المسح المسافات البيضاء في المقدّمة، فسطر جديد شارد في المخزن يجعلها لا تطابق شيئًا إطلاقًا.

الخطأ فيها سلوك غير معرَّف

لا تستطيع printf رؤية النوع الحقيقي لوسيطك. فهي تقرأ عدد البايتات الذي يقتضيه المحدّد، وتفسّرها كما يقول المحدّد. فعدم التطابق ليس خللًا في التنسيق - بل قراءة للذاكرة على أنها شيء خاطئ:

printf("%d\n", 3.5);        /* prints garbage: reads a double's bits as int */
printf("%s\n", 42);         /* treats 42 as an address - crash */
printf("%d\n", strlen(s));  /* size_t read as int - wrong on 64-bit */
printf("%f\n", 3);          /* int read as double - garbage */

والدفاع يكلّف راية واحدة. ترجم بـ -Wall فيفحص GCC كل سلسلة تنسيق حرفية مقابل وسائطها:

gcc -Wall -Wextra program.c -o program

ويبلّغ عن كل من الأسطر الأربعة أعلاه وقت الترجمة. وهذا أعلى التحذيرات قيمةً في C على الإطلاق، وهو مفعّل افتراضيًا في المحرّر أعلاه.

وللجانب العملي من استخدام هذه - الجداول المحاذاة، وطباعة الأعداد العشرية بشكل مقروء، وقراءة الإدخال دون علّة السطر الجديد الكلاسيكية - انظر printf وscanf.