C 语言格式说明符：printf 和 scanf 完整参考

格式说明符告诉 printf 如何把值变成文本，告诉 scanf 如何把文本变成值。这是 C 语言中编译器默认无法帮你的一个地方，因为函数看不到参数的类型，所以这一页就是供你对照检查的表格。

一个格式说明的一般形式是：

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

只有 % 和转换字母是必需的。%-8.2lf 用到了全部五个部分。

转换说明符表

#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;
}

有两项需要特别提醒。%n 是写内存而不是打印，它正是格式化字符串漏洞的根源：永远不要让用户输入的文本进入格式字符串。%p 要求传入 void *；直接传 int * 是未定义行为，尽管所有实际的编译器都照样会打印出地址。

长度修饰符

长度修饰符位于精度和转换字母之间，说明参数实际有多大。

有符号转换（d i）和无符号转换（u x o）对应不同的类型：%lu 要的是 unsigned long，而不是 long。弄错了是未定义行为，不是无关紧要的小问题。

浮点数和字符类的情况如下：

你实际会用到的组合：

#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;
}

%zu 一定要记住。 sizeof、strlen 以及标准库中所有表示大小的返回值都是 size_t，它在 64 位系统上是 8 字节，而 int 是 4 字节。printf("%d", strlen(s)) 是一个真实的 bug，在某些平台上看起来能用，所以要用 %zu。

hh 和 h 修饰符主要是为 scanf 准备的，因为那里目标的大小很重要。在 printf 中，short 在调用前就被提升为 int，所以用 %d 也能正确打印；%hd 只是表明意图。

定宽类型

对于 <stdint.h> 中的 int32_t 这类类型，可移植的说明符是 <inttypes.h> 中的宏：

#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;
}

PRId32 会展开为适合你的平台的字母，而相邻的字符串字面量会自动拼接，所以格式字符串被拆成了三段。这种写法很难看；另一种做法是强制转换为 long long 再用 %lld，通常更易读，而且总是正确的。

标志

标志紧跟在 % 之后，用来改变输出的样式。它们只适用于 printf。

#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;
}

标志可以组合使用：%-+8.2f 表示最小宽度 8、两位小数、总是带符号、在数字后面填充。如果同时写了 - 和 0，以 - 为准。

宽度和精度

宽度是字段的最小尺寸：输出不足时会填充到这个宽度，但超出时永远不会被截断。精度（写在点号之后）对不同类别的含义各不相同：

#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;
}

用 * 代替其中任一个数字，就会从一个 int 参数中取值，这个参数在值本身之前读取。这样就能构建列宽在运行时才计算出来的表格。

在 scanf 中，宽度承担着一个不同而且重要得多的职责：它限制一次转换最多读取多少输入，这是 %s 和缓冲区溢出之间唯一的屏障。

printf 和 scanf 的不同之处

它们看起来很像，但有四个地方不一致。每一处都是常见的 bug 来源：

#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;
}

试着输入 2.5 hello。读取它的格式和打印它的格式对同一个 double 使用了不同的字母，而 %15s 中的 15 把输入限制在 15 个字符加上结束符，正好是 word 的大小。

scanf 扫描集

%[...] 读取的是一组字符，而不是以空白分隔的单词。这是用 scanf 读取一整行的方法，不过 fgets 仍然是更好的工具：

#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] 表示“除换行符之外的任意字符”。%[0-9] 只读取数字，%[abc] 只读取这三个字母。和 %s 不同，扫描集不会跳过开头的空白，所以缓冲区里残留的一个换行符会让它什么也匹配不到。

用错就是未定义行为

printf 看不到参数的真实类型。它按说明符暗示的字节数读取，并按说明符的说法去解释。所以类型不匹配不是格式上的小问题，而是把内存当成了错误的东西来读：

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 */

防御只需要一个编译选项。用 -Wall 编译，GCC 就会对照参数检查每一个字面量格式字符串：

gcc -Wall -Wextra program.c -o program

上面四行都会在编译时被报告出来。这是 C 语言中最有价值的警告，上面的编辑器默认就开启了它。

关于这些说明符的实际用法，比如对齐表格、让浮点数打印得更易读、读取输入时避开经典的换行符 bug，参见 printf 和 scanf。