C 语言 scanf 用法：读取输入、& 规则与常见失效原因

scanf 是 printf 的镜像：同一个头文件，相似的格式字符串，方向相反。它从标准输入读取文本，按照格式进行转换，再通过你提供的指针把结果存起来。

它也是 C 语言中让初学者最困惑的函数，因为它有三种行为出人意料，其中一种还是安全漏洞。本页把这四点都讲清楚。

基本形式，以及为什么要写 &

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int age;

    printf("Enter your age: ");
    scanf("%d", &age);

    printf("Next year you will be %d.\n", age + 1);
    return 0;
}

运行时输入一个数字并按回车。&age 不是装饰。C 语言的所有参数都是按值传递的，所以如果你写成 scanf("%d", age)，函数收到的只是 age 当前（垃圾）值的副本，根本无法访问变量本身。&age 传入的是变量的地址，scanf 再通过这个地址写入。完整的解释请参阅指针。

漏写 & 是最常见的 scanf 错误。开启 -Wall 的编译器能发现它（format '%d' expects argument of type 'int *'）；不开启警告时，它能编译通过，然后破坏某个随机地址上的内存。

读取多个值

一次调用可以读取多个值。输入中的空白字符（空格、制表符、换行符）把它们分隔开，数值格式说明符会跳过任意数量的空白。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int    day, month, year;

    printf("Enter a date as DD MM YYYY: ");
    if (scanf("%d %d %d", &day, &month, &year) != 3) {
        printf("That was not three numbers.\n");
        return 1;
    }

    printf("%04d-%02d-%02d\n", year, month, day);
    return 0;
}

"%d %d %d" 中的空格其实是多余的，因为 %d 本来就会跳过开头的空白，但它们让格式更易读。不多余的是检查返回值，下文会讲到。

格式中的非空白字符必须和输入完全匹配，这就是读取结构化输入的方法：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int h, m;

    printf("Enter a time as HH:MM: ");
    if (scanf("%d:%d", &h, &m) == 2) {
        printf("%d hours and %d minutes\n", h, m);
    } else {
        printf("Could not parse that.\n");
    }
    return 0;
}

格式中的 : 要求输入中也有一个 :。输入 9:30 就能解析；输入 9 30，读完 9 之后就失败了。

一定要检查返回值

scanf 返回的是成功赋值的项数，不是字符数，也不是表示成功与否的标志。如果在转换任何内容之前输入就结束了，它返回 EOF。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int n;

    printf("Enter a number: ");
    int result = scanf("%d", &n);

    if (result == 1) {
        printf("Got %d\n", n);
    } else if (result == 0) {
        printf("That was not a number.\n");
    } else {
        printf("Input ended.\n");
    }
    return 0;
}

在提示处输入 hello。scanf 返回 0，n 保持不变，仍然是最初的垃圾值，而那段出错的文本还留在输入流中。正是最后这一点，让一次错误输入变成了死循环：

/* BUG: spins forever on non-numeric input */
while (scanf("%d", &n) != 1) {
    printf("Try again: ");
}

scanf 从不消耗它无法转换的文本，所以下一次调用会在相同的字符上再次失败，永无止境。要恢复过来，你必须自己丢弃这一行剩下的内容：

#include <stdio.h>

/* Throw away everything up to and including the next newline. */
static void discard_line(void) {
    int c;
    while ((c = getchar()) != '\n' && c != EOF) {
        /* nothing */
    }
}

int main(void) {
    int n;
    int r;

    printf("Enter a number: ");
    while ((r = scanf("%d", &n)) != 1) {
        if (r == EOF) {
            printf("\nNo more input.\n");
            return 1;
        }
        discard_line();
        printf("Not a number. Try again: ");
    }

    printf("Got %d\n", n);
    return 0;
}

检查 EOF 很重要：当输入流结束时（用户按下 Ctrl+D，或者管道传入的文件读完了），scanf 之后会一直返回 EOF，所以只判断 != 1 的循环会无休止地重试。把“错误输入”和“没有更多输入”当作两种不同的情况处理。做到这一点后，任何用 scanf 读取人工输入的程序都值得保留 discard_line 这个辅助函数。

%s 的缓冲区溢出

%s 把字符读入一个 char 数组。注意这里没有 &：数组名本身就会退化为指向首元素的指针，所以 &name 的类型是错的。

问题在于，单纯的 %s 完全不知道你的数组有多大：

char name[10];
scanf("%s", name);      /* DANGEROUS: types 40 characters, writes 41 bytes */

没有任何东西会在数组末尾停止写入。它会一直写进内存中紧随其后的东西，比如其他变量、返回地址，这就是经典的缓冲区溢出，历史上被利用最多的一类 C 语言 bug。解决办法是在 % 和 s 之间加一个宽度，比数组大小小 1，为结尾的 '\0' 留出空间：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char name[20];

    printf("Enter your first name: ");
    if (scanf("%19s", name) == 1) {     /* 19 chars + '\0' = 20 */
        printf("Hello, %s!\n", name);
    }
    return 0;
}

宽度必须以字面量的形式写在格式字符串里，这让它很难和数组大小保持同步，这也是大多数生产环境中的 C 代码改用 fgets 的又一个原因。

%s 的第二个意外：它遇到第一个空白字符就停止。输入 Ada Lovelace，name 里只有 Ada；Lovelace 留在输入流中等待下一次读取。%s 读取的是一个单词，而不是一行。

残留换行符的 bug

这就是人人都会遇到的“scanf 不起作用”。数值格式说明符会跳过开头的空白，%c 不会。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int age;
    char initial;

    printf("Enter your age: ");
    scanf("%d", &age);

    printf("Enter your initial: ");
    scanf(" %c", &initial);      /* the leading space is the whole fix */

    printf("%c is %d years old.\n", initial, age);
    return 0;
}

没有那个空格时会发生什么：你输入 30 并按回车。%d 读走 3 和 0，在换行符处停下，把 '\n' 留在缓冲区里。接下来的 scanf("%c", &initial) 把这个换行符当作字符读走，然后立即返回：提示刚出现就被跳过了。

scanf 格式字符串中的空格表示“在这里跳过任意数量的空白”，所以 " %c" 会跳过多余的换行符，等待一个真正的字符。只有在 %c 和 %[ 之前才需要这个空格；其他格式说明符都会自己跳过空白。

读取浮点数和字符

格式说明符大多和 printf 相同，但有一个重要区别：scanf 需要知道目标变量的确切大小，因为它是通过指针写入的。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    float  f;
    double d;
    int    i;
    char   c;

    printf("Enter a float, a double, an int and a char: ");
    if (scanf("%f %lf %d %c", &f, &d, &i, &c) == 4) {
        printf("%.2f %.4f %d %c\n", f, d, i, c);
    } else {
        printf("Input did not match.\n");
    }
    return 0;
}

试试输入 1.5 2.25 7 x。

%f 读取 float，%lf 读取 double。在 printf 中两者打印效果一样，因为 float 在调用前会被提升为 double；但在 scanf 中没有提升，用 %f 配合 double * 只会往一个八字节的变量里写入四个字节，导致它的值被破坏。这里的 %c 前面不需要空格，因为它前面的 %d 停在了一个空格处，而不是换行符处。（完整表格见格式说明符。）

fgets：更稳妥的替代方案

凡是人输入的内容，都先读取整行，再进行解析。fgets 把缓冲区大小作为参数，所以根本不可能溢出；当这一行放得下时，它还会把换行符一起读走，不会留下任何东西干扰下一次读取。（比缓冲区还长的行，其末尾部分会留着没读，你读到的内容中缺少 '\n' 就是判断的依据。）

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

int main(void) {
    char line[128];

    printf("Enter your full name: ");
    if (fgets(line, sizeof line, stdin) == NULL) {
        return 1;
    }
    line[strcspn(line, "\n")] = '\0';     /* trim the newline fgets keeps */
    printf("Hello, %s!\n", line);

    printf("Enter your age: ");
    if (fgets(line, sizeof line, stdin) == NULL) {
        return 1;
    }
    int age = (int)strtol(line, NULL, 10);
    printf("Next year: %d\n", age + 1);
    return 0;
}

关于这种写法有三点：

• sizeof line 传入的是真实大小，所以修改数组大小时不需要改动其他地方，这一点和 %19s 字面量不同。
• fgets 会保留换行符（如果这一行放得下的话），所以才需要用 strcspn 去掉它。这也是检测一行内容对缓冲区来说太长的方法：读到的内容里没有 '\n'。
• 之后再解析。 整数用 strtol（它还能告诉你解析停在了哪里），浮点数用 strtod，或者用 sscanf(line, "%d %d", &a, &b)，对已经安全拿到手的字符串套用 scanf 格式。

sscanf 值得单独一提：它就是从字符串而不是输入流读取的 scanf，和 fgets 搭配得天衣无缝。你既能享受 scanf 方便的解析，又没有它那些输入流方面的问题。

常见错误

• 非数组参数忘了写 &。编译时加上 -Wall。
• %s 没有宽度。一个等着长输入来触发的缓冲区溢出。
• 忽略返回值。结果读取了一个 scanf 从未赋值的变量。
• scanf 失败后循环重试却不丢弃输入。死循环。
• 读取数字后，%c 前面没加空格。提示被跳过的 bug。
• 用 %f 读取 double。悄无声息的数据破坏；scanf 需要 %lf。
• 以为 %s 能读取一整行。它只读取一个以空白分隔的单词。