这一篇在干嘛？
上一章认识了数据类型，这一章解决”程序怎么和人好好说话”：把一串字符装进 char 数组，用 strlen() 量长度，用 define 和 const 造符号常量，再把 printf() 和 scanf() 的转换说明、修饰符、标志位一次讲透。学完这篇，你打印任何格式、读取任何输入都有章可循。
4.1 示例程序
程序清单 4.1 talkback.c
// talkback.c -- nosy, informative program
#include <stdio.h>
#include <string.h> // 提供 strlen() 原型
#define DENSITY 62.4 // 人体密度：磅/立方英尺
int main()
{
float weight, volume;
int size, letters;
char name[40]; // name 是能装 40 个字符的数组
printf("Hi! What's your first name?\n");
scanf("%s", name);
printf("%s, what's your weight in pounds?\n", name);
scanf("%f", &weight);
size = sizeof name;
letters = strlen(name);
volume = weight / DENSITY;
printf("Well, %s, your volume is %2.2f cubic feet.\n", name, volume);
printf("Also, your first name has %d letters,\n", letters);
printf("and we have %d bytes to store it in.\n", size);
return 0;
}Hi! What's your first name?
Sharla
Well, Sharla, your volume is 2.23 cubic feet.
Also, your first name has 6 letters,
and we have 40 bytes to store it in.
四个新东西：用数组存字符串、用 %s 读写字符串、用 define 定义符号常量、用 strlen() 量长度。注意细节：scanf("%s", name) 没有加 &，而 scanf("%f", &weight) 加了——后文解释。
4.2 字符串简介
char 数组与空字符
C 没有为字符串设计专门的变量类型，字符串存在 char 数组里：字符一个挨一个放在相邻内存单元中，末尾以空字符（null character）\0 收尾。\0 不是数字 0，而是编码值为 0 的不可打印字符，它是字符串的”句号”——C 全靠它判断字符串在哪结束，因此数组必须比字符串多留至少 1 个格子。
数组（array）是有序的同类型元素序列，声明 char name[40]; 创建 40 个格子。好消息：放字符、加 \0 这些细节大多由编译器和 scanf() 代劳。
用 %s 配合 scanf()/printf() 就能读写单词字符串，scanf() 读入后自动补 \0。但注意：scanf() 用 %s 只读一个”单词”——遇到第一个空白（空格、制表符、换行）就停，输入 Hilary Bubbles 只会读到 Hilary。读整句话要用别的函数（gets() 等，后面章节讲）。
字符串与字符的区别
"x" 和 'x' 是两回事：‘x’ 属于基本类型 char；“x” 是派生类型（char 数组），实际包含 ‘x’ 和 ‘\0’ 两个字符。
strlen() 函数
sizeof（第 3 章）以字节报告大小，strlen() 以字符报告字符串长度（不含 \0）。两者一对比，空字符就现形了。
程序清单 4.2 praise2.c
/* praise2.c */
#include <stdio.h>
#include <string.h> /* 提供 strlen() 原型 */
#define PRAISE "What a super marvelous name!"
int main(void)
{
char name[40];
printf("What's your name?\n");
scanf("%s", name);
printf("Hello, %s. %s\n", name, PRAISE);
printf("Your name of %d letters occupies %d memory cells.\n",
strlen(name), sizeof name);
printf("The phrase of praise has %d letters ", strlen(PRAISE));
printf("and occupies %d memory cells.\n", sizeof PRAISE);
return 0;
}Your name of 6 letters occupies 40 memory cells.
The phrase of praise has 28 letters and occupies 29 memory cells.
数组 name 有 40 个格子，sizeof 如实报告 40；strlen() 数到第 7 格的 \0 就停，报 6。PRAISE 是编译器按字符数自己分配的，28 字符 + 1 个 \0 = 29 字节。strlen() 属于 string.h 家族——C 把库函数按家族分家，每个家族配一个头文件：printf()/scanf() 属于标准 I/O（stdio.h），字符串函数属于 string.h。另注意 sizeof 的括号：对类型必须加（sizeof(char)），对具体量可加可不加（sizeof name）。
strlen 与 sizeof 分工明确
记一句口诀：strlen 问”字符串有几个字符”，sizeof 问”占多少字节”。处理字符串用 strlen，规划内存用 sizeof，混用是初学者常见错误来源。
4.3 常量与 C 预处理器
写 circumference = 3.14159 * diameter; 固然可以，但更好的做法是用符号常量（symbolic constant）：circumference = pi * diameter;。理由有二：名字比数字更有信息量（taxrate * housevalue 显然比 0.015 * housevalue 好读）；换值方便，只改定义处一处，全程序自动生效。
define 指令
C 预处理器（preprocessor）在编译前做文本替换。文件顶部写 #define TAXRATE 0.015，编译时所有 TAXRATE 都被替换成 0.015，这叫编译时替换（compile-time substitution），这类常量也叫明示常量（manifest constant）。格式要点：一般形式 #define NAME value——没有 = 号、没有分号，因为它不是 C 语句而是替换指令；惯例上常量名全大写；命名规则与变量相同（首字符不能是数字）。#define 也能定义字符和字符串常量，如 #define BEEP '\a'、#define OOPS "Now you have done it!"。
define 最常见的错误：多写 = 或分号
#define TOES = 20会让 TOES 被替换成 ”= 20”（连等号一起），digits = fingers + TOES;就变成非法的digits = fingers + = 20;。同理#define TOES 20;会把分号也替换进去。记住：名字后面的所有内容都会被原样替换。
const 修饰符
C90 提供了第二种造符号常量的方法：const int MONTHS = 12;。MONTHS 变成**只读（read-only）**值：能打印、能参与计算，但改不了。const 比 define 更灵活（有类型、有作用域，第 12 章细讲），现代代码里更推荐；此外还有第三种方式 enum（第 14 章）。
limits.h 与 float.h：现成的明示常量
头文件 limits.h 和 float.h 里满是 define 好的类型极限常量，拿来即用：
| 常量（limits.h） | 含义 | 常量（float.h） | 含义 |
|---|---|---|---|
| INT_MAX / INT_MIN | int 最大/最小值 | FLT_DIG | float 有效数字位数 |
| SHRT_MAX / LONG_MAX | short / long 最大值 | DBL_DIG | double 有效数字位数 |
| UINT_MAX / ULONG_MAX | 无符号最大值 | FLT_MAX / FLT_MIN | float 最大值 / 最小正全精度值 |
| CHAR_BIT | char 的位数 | FLT_EPSILON | 1.00 与比它大的最小 float 之差 |
| LLONG_MAX / LLONG_MIN | long long 极值 | DBL_MAX | double 最大值 |
程序清单 4.3 defines.c
// defines.c -- uses defined constants from limits.h and float.h
#include <stdio.h>
#include <limits.h> // 整数极限
#include <float.h> // 浮点极限
int main(void)
{
printf("Some number limits for this system:\n");
printf("Biggest int: %d\n", INT_MAX);
printf("Smallest long long: %lld\n", LLONG_MIN);
printf("One byte = %d bits on this system.\n", CHAR_BIT);
printf("Largest double: %e\n", DBL_MAX);
printf("Smallest normal float: %e\n", FLT_MIN);
printf("float precision = %d digits\n", FLT_DIG);
printf("float epsilon = %e\n", FLT_EPSILON);
return 0;
}Biggest int: 2147483647
Smallest long long: -9223372036854775808
One byte = 8 bits on this system.
Largest double: 1.797693e+308
float precision = 6 digits
float epsilon = 1.192093e-07
别再硬编码类型极限
想知道”这台机器的 int 最大是多少”，不用背、不用猜，
printf("%d", INT_MAX)一行搞定，代码在别的系统上照样正确。这是符号常量最实在的用法之一。
4.4 深入 printf() 和 scanf()
printf() 和 scanf() 合称 I/O 函数，一个负责输出、一个负责输入，工作方式相同：控制字符串（control string）+ 参数列表。它们把数据在”机器内部表示”和”人类可读文本”之间互相转换——printf() 把数变成字符，scanf() 把字符变成数。
printf() 转换说明符总表
| 说明符 | 输出 |
|---|---|
| %a / %A | 浮点数，十六进制数字与 p 记数法（C99） |
| %c | 单个字符 |
| %d / %i | 有符号十进制整数 |
| %e / %E | 浮点数，e 记数法 |
| %f | 浮点数，十进制记数法 |
| %g / %G | 按值自动选 %f 或 %e（指数小于 −4 或大于等于精度时用 e 风格） |
| %o | 无符号八进制整数 |
| %p | 指针 |
| %s | 字符串 |
| %u | 无符号十进制整数 |
| %x / %X | 无符号十六进制整数（0f / 0F） |
| %% | 打印一个百分号 |
使用格式：printf(控制字符串, item1, item2, ...);。要打印的项可以是变量、常量，甚至先求值的表达式（如 printf("%c%d\n", '$', 2 * cost); 输出 $6200）。控制字符串由两类内容组成：照原样打印的普通字符和转换说明。想打印 % 本身就写 of Sally’s gribbles were edible.\n”, pc);输出Only 12% of …`。
printf() 修饰符与标志
在 % 和转换字符之间可以插入修饰符，顺序为：标志 → 数字（字段宽度）→ .数字（精度）→ 大小修饰符。
| 修饰符 | 含义 | 示例 |
|---|---|---|
| flag | 五个标志：-、+、空格、#、0（见下表） | ”%-10d” |
| digit(s) | 最小字段宽度，装不下自动加宽 | ”%4d” |
| .digit(s) | 精度：%f/%e 为小数位数；%g 为最大有效数字；%s 为最大字符数；整数为最少位数（不足补 0） | “%5.2f” |
| h / hh | 表示 short / char | ”%hu”、“%hhd” |
| l / ll | 表示 long / long long（C99） | “%ld”、“%lld” |
| L | 与浮点说明符连用，表示 long double | ”%Lf” |
| z / t / j | size_t / ptrdiff_t / intmax_t（C99） | “%zd”、“%td” |
五个标志：
| 标志 | 含义 | 示例 |
|---|---|---|
| - | 左对齐 | ”%-20s” |
| + | 正数显示 +，负数显示 − | ”%+6.2f” |
| 空格 | 正数前导空格，负数显示 −；+ 优先于空格 | ”% 6.2f” |
| # | 八进制加前导 0，十六进制加 0x/0X；浮点保证打印小数点 | ”%#o” |
| 0 | 用前导 0 而非空格填充字段；有 - 标志或指定精度时被忽略 | ”%010d” |
程序清单 4.4 width.c（字段宽度）
/* width.c -- field widths */
#include <stdio.h>
#define PAGES 931
int main(void)
{
printf("%d*\n", PAGES);
printf("%2d*\n", PAGES);
printf("%10d*\n", PAGES);
printf("%-10d*\n", PAGES);
return 0;
}931*
931*
931*
931 *
%d 默认字段宽度恰好装下数字；%2d 要求宽 2 但数字 3 位，字段自动加宽；%10d 右对齐补空格；%-10d 左对齐。星号 * 用来标出字段边界。
程序清单 4.5 floats.c（浮点组合）
// floats.c -- some floating-point combinations
#include <stdio.h>
int main(void)
{
const double RENT = 3852.99; // const 风格常量
printf("%f*\n", RENT);
printf("%e*\n", RENT);
printf("%4.2f*\n", RENT);
printf("%3.1f*\n", RENT);
printf("%10.3f*\n", RENT);
printf("%10.3e*\n", RENT);
printf("%+4.2f*\n", RENT);
printf("%010.2f*\n", RENT);
return 0;
}3852.990000*
3.852990e+03*
3852.99*
3853.0*
3852.990*
3.853e+03*
+3852.99*
0003852.99*
%f 默认小数点后 6 位；%4.2f 表示宽度至少 4、小数 2 位（超出自动加宽）；%+4.2f 强制显示正号；%010.2f 中第一个 0 是标志，后面 10 才是字段宽度。整数也有对应玩法：%5.3d 表示宽度 5、至少 3 位数字（不足补 0），%05d 用 0 填满整个字段；同时给 0 标志和精度时精度获胜。字符串同理：%.5s 表示最多打印 5 个字符——精度是截断手段，%-24.5s 则左对齐。
转换说明到底”转换”了什么
它把内存中的二进制值翻译成字符序列：同一个值 01001100（十进制 76），%d 显示 76，%x 显示 4c，%c 显示 L。所以”转换”其实是翻译说明——原值本身不变。
说明符与类型不匹配的后果
程序清单 4.6 intconv.c（整数家族内部混搭）
/* intconv.c -- some mismatched integer conversions */
#include <stdio.h>
#define PAGES 336
#define WORDS 65618
int main(void)
{
short num = PAGES;
short mnum = -PAGES;
printf("num as short and unsigned short: %hd %hu\n", num, num);
printf("-num as short and unsigned short: %hd %hu\n", mnum, mnum);
printf("num as int and char: %d %c\n", num, num);
printf("WORDS as int, short, and char: %d %hd %c\n", WORDS, WORDS, WORDS);
return 0;
}num as short and unsigned short: 336 336
-num as short and unsigned short: -336 65200
num as int and char: 336 P
WORDS as int, short, and char: 65618 82 R
三个现象都源于”位模式不变、解读方式变了”：① −336 按 %hu 打成 65200——二补数（two’s complement）表示法里同一位模式有两种解读；② 336 按 %c 打成 P——%c 只看低 1 字节，相当于 336 % 256 = 80，正好是 ‘P’ 的 ASCII 码；③ 65618 按 %hd 打成 82——只看低 2 字节，65618 % 65536 = 82。
程序清单 4.7 floatcnv.c（整数与浮点混搭更离谱）
/* floatcnv.c -- mismatched floating-point conversions */
float n1 = 3.0; double n2 = 3.0;
long n3 = 2000000000; long n4 = 1234567890;
printf("%.1e %.1e %.1e %.1e\n", n1, n2, n3, n4); /* float 已自动转 double */
printf("%ld %ld\n", n3, n4); /* 说明符正确，输出正常 */
printf("%ld %ld %ld %ld\n", n1, n2, n3, n4); /* 前面错位，全盘皆输 */3.0e+00 3.0e+00 3.1e+46 1.7e+266
2000000000 1234567890
0 1074266112 0 1074266112
%e 期待 8 字节的 double，却只收到 4 字节的 long，于是把相邻内存也读进来、按浮点位模式硬解——得 3.1e+46 这种天文数字。第三行更冤：n3、n4 本身没错，但前面 n1、n2 占的字节数与 %ld 期待的对不上，导致后面全读错位。一句话：用错说明符，printf() 读错字节，输出全是垃圾。
printf() 的返回值与长字符串
printf() 返回打印的字符个数（含空格和换行），出错返回负值：rv = printf("%d F is water's boiling point.\n", bph2o); 之后 rv 为 32——一行干两件事：打印并把返回值存进 rv；写文件时检查返回值很有用。
字符串常量不能在引号中间直接换行，可用三招拆长串：① 用多条 printf() 拼接；② 行尾反斜杠 \ 续行（下一行必须顶格，缩进会进入字符串）；③ 字符串连接（ANSI C）——两个引号字符串之间只隔空白时视为一个字符串，如 printf("Here's the newest way to print a " "long string.\n");。空格要自己写在引号里：“young” “lovers” 拼出来是 “younglovers”。
scanf() 的用法
scanf() 是 printf() 的逆过程：把键盘输入的文本逐字符转换成数值等机器形式。两条黄金规则：读基本类型变量的值，变量名前加 &（scanf("%d", &age);）；读字符串进 char 数组，不加 &（scanf("%s", pet);）——数组名本身就是地址。
程序清单 4.8 input.c
// input.c -- when to use &
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int age; // 变量
float assets; // 变量
char pet[30]; // 字符串
printf("Enter your age, assets, and favorite pet.\n");
scanf("%d %f", &age, &assets); // 这里用 &
scanf("%s", pet); // char 数组不用 &
printf("%d $%.2f %s\n", age, assets, pet);
return 0;
}Enter your age, assets, and favorite pet.
38
92360.88 llama
38 $92360.88 llama
scanf() 用空白（换行、制表符、空格）把输入切成字段，依次匹配转换说明——输入可以随意分行，只要有空白分隔。唯一例外是 %c：它读下一个字符，哪怕是空白也照读。
scanf() 转换说明符与修饰符总表
| 说明符 | 含义 |
|---|---|
| %c | 把输入解释为字符 |
| %d / %i | 有符号十进制整数 |
| %e、%f、%g、%a（大写同） | 浮点数（%a 为 C99） |
| %o / %x、%X | 有符号八进制 / 十六进制整数 |
| %s | 字符串：从第一个非空白字符起，到下一个空白为止 |
| %u | 无符号十进制整数 |
| %p | 指针（地址） |
| 修饰符 | 含义 |
|---|---|
| * | 抑制赋值：读入但不保存（见后文 * 修饰符） |
| digit(s) | 最大字段宽度，到宽或遇空白即停（如 “%10s”） |
| hh / h | 读成 char / short（%hd、%hi、%ho、%hx、%hu） |
| l | 读成 long（%ld 等）；与 e/f/g 连用读成 double（%le、%lf、%lg） |
| L / ll | 与 e/f/g 连用读成 long double / 读成 long long（C99） |
注意 scanf() 与 printf() 的一大差异：printf() 的 %f 对 float 和 double 通用（float 传参自动转 double），但 scanf() 的 %f 只对应 float，double 必须用 %lf。
scanf() 怎么看输入
以 %d 为例，scanf() 逐字符处理：跳过空白 → 期待数字或正负号 → 连续读数字 → 遇到非数字就停，把那个字符退回输入队列，下次读取从它开始。若第一个非空白字符就是 ‘A’ 这种非法字符，scanf() 停在那里不给变量赋值，下次还从 ‘A’ 开始——如果你的程序全是 %d，它永远过不去这个 ‘A’。%s 跳过空白后读非空白字符直到再遇空白，即只读一个单词，末尾自动补 ‘\0’；%c 则下一个字符无条件照收。
格式串里的普通字符
scanf() 格式串里的普通字符必须与输入精确匹配：scanf("%d,%d", &n, &m); 要求输入形如 88,121（逗号必须紧跟 88）。格式串里的空格表示”跳过接下来所有空白”，所以 scanf("%d, %d", &n, &m); 对 88,121、88, 121、逗号后换行全盘通吃。由于除 %c 外说明符都会自动跳过前导空白，scanf("%d%d", ...) 与 scanf("%d %d", ...) 等价；但 %c 前加空格有实质区别：scanf("%c", &ch) 读第一个字符（可能是空格/换行），scanf(" %c", &ch) 跳过空白读第一个非空白字符。
scanf() 返回成功读入的项目数：一个都没读到（如要数字却输入了文字）返回 0，检测到文件末尾返回 EOF（stdio.h 定义的常量，通常为 −1）。学会 if 和 while 之后（第 6、7 章），就能用它做输入验证。
printf() 与 scanf() 中的 * 修饰符
同一个小星星，两家用途完全不同。printf() 里的 *：字段宽度（和精度）运行时再定——printf("The number is :%*d:\n", width, number); 用变量 width 的值作字段宽度；%*.*f 则依次取宽度、精度、数值三个参数。程序因此可以边看数据边决定格式。
scanf() 里的 *：跳过对应输入项，不赋值。 scanf("%*d %*d %d", &n); 的意思是：跳过两个整数，把第三个存进 n——输入 2004 2005 2006 时输出 The last integer was 2006。处理”只要某几列数据”的规整文件时特别好使。
实战建议：打印多列数据时用固定字段宽度对齐（如 printf("%9d %9d %9d\n", val1, val2, val3);），说明符之间留空格可防止一个数溢出字段时黏到下一个数上；数字嵌在句子里时字段宽度给小一点（如 %.2f），避免句子中间出现多余的空洞。
4.5 关键概念与小结
- C 用 char 表示单个字符，用字符串表示字符序列；无论字符串常量还是存进数组的字符串，末尾都有一个看不见的 ‘\0’。字符串 = 以 ‘\0’ 结尾的字符序列，存于 char 数组：
char name[30];，长度要留出 \0 的位置；strlen()（string.h）量字符数，sizeof 量字节数；scanf(“%s”) 只能读单词； - 数值常量应当符号化：#define 或 const 二选一，程序更可读、更好维护；limits.h 与 float.h 提供全套类型极限常量；
- printf()/scanf() 都靠”格式串中的说明符与后面的参数一一对应”来工作，数目对不上、类型配错了都会产出怪异结果；scanf() 还要记得给变量加 &；字段宽度、小数位数、对齐、填充全可调；
- 空白字符在 scanf() 眼里是字段分隔符。同一行输入 -13.45e12# 0：%d 读走 −13（停在句点），%f 读走 −13.45e12（停在 #），%s 读走 −13.45e12#（停在空格），%c 只读第一个字符（空格）。
三大高频翻车点回顾
①
#define写了 = 或分号，替换出非法代码；② scanf() 给基本类型变量忘了 &，或给数组名多写了 &——程序当场崩溃或读到垃圾地址；③ 说明符与类型不匹配，printf() 读错字节输出乱码，且编译器通常不报错。
学完这章你能做什么
打印对齐的报表列（字段宽度 + 标志）、格式化金额（%.2f）、按列抽取数据（scanf 的 *）、查询系统极限（limits.h/float.h）——printf/scanf 是 C 程序的门面与入口，本章两张总表值得打印出来贴在显示器旁边。
自测题（点开展开答案）
1. 程序清单 4.1 中，如果在询问 first name 时输入姓和名，会发生什么？为什么？ 程序只把姓读进 name，名留在输入队列里；随后读取体重的 scanf(“%f”) 先碰到那个名（非数字），读取失败，后续输出全是错乱。原因：scanf(“%s”) 遇空白即停，只读一个单词。
2.
printf("He sold the painting for $%2.2f.\n", 2.345e2);打印什么？He sold the painting for $234.50.。2.345e2 即 2.345×10² = 234.5；%2.2f 表示字段宽度至少 2、小数点后保留 2 位，实际宽度超出 2 时自动加宽，234.5 显示为 234.50。3. “x” 和 ‘x’ 占用的存储单元数分别是多少？ “x” 是字符串，含 ‘x’ 和 ‘\0’ 两个字符，占 2 个 char 单元；‘x’ 是 char 常量，存 1 个单元。
4.
scanf("%f", age)错在哪里？ 漏了取地址符 &。scanf() 需要知道把值”放到哪里”，必须传变量的地址：scanf("%f", &age);。传变量值的话，scanf() 会把那个值当地址去写内存，通常导致程序崩溃。5. 想打印
This copy of "War and Peace" sells for $12.99. That is 80% of list.（BOOK 为 “War and Peace”，cost 为 12.99，percent 为 80.0），printf() 语句怎么写？printf("This copy of \"%s\" sells for $%.2f.\nThat is %.0f%% of list.\n", BOOK, cost, percent);关键点：字符串内的双引号要用 ” 转义；金额用 %.2f；80 显示为整数用 %.0f；百分号本身用 %% 转义。