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Leetcode :力扣 (LeetCode) 全球极客挚爱的技术成长平台

一.三个标准流:stdin、stdout、stderr

标准输出流(stdout)

        对应的文件表示符为:1

        对于为什么打印一行字符串为什么会默认打印倒终端中，因为操作系统把标准输出流定向到了终端环境中。

        程序可以使用标准输出函数（如 printf、puts 等）将数据输出到 stdout，从而在终端上显示结果。

标准输入流(stdin）

        对应的文件表示符为:0

        默认在终端环境中进行读取数据。

        用户可以通过键盘向程序提供输入，该输入会被发送到 stdin 中。程序可以使用标准输入函数（如 scanf、fgets 等）从 stdin 中读取数据。

标准错误输出流(stderr）

        对应的文件表示符为:2

        默认输出定向是终端环境中。

        程序可以使用标准错误输出函数（如 fprintf(stderr, ...)）将错误信息输出到 stderr，从而在终端上显示错误。

三个流的缓冲区

代码演示：

1.对于3种流的最基本的使用：

#include<stdio.h>int main() {//利用标准输出流输出printf("hello world\n");// stdoutint n;//利用标准输入流进行读取数据scanf("%d", &n);// stdinprintf("n = %d\n", n);//利用了标准错误输出流进行输出数据perror("out of range\n");//stderrreturn 0;
}

代码执行结果：

2.对于缓冲区的认识：

这段代码是可以执行的：

#include<stdio.h>int main() {printf("alskaskldjaslkdjlaskld123");*((int *)(0)) = 5;return 0;
}

执行结果：

可以看到终端上没有打印printf函数内的内容，但不能说明printf函数那句代码是有错误的，只是内容还在输出缓冲区里面，还没有进行输出，程序就执行崩溃了。

继续往下看：

在printf函数内容种最后加上一个换行符(\n)，看输出结果：

因为遇到换行符 \n 时会触发缓冲区的刷新，即将缓冲区中的数据输出到终端中。

这就体现了缓存区的作用。

另一种方法就是使用fflush进行对内容输出：

#include<stdio.h>int main() {printf("alskaskldjaslkdjlaskld123\n");//stdout在操作系统种也是文件//利用fflush函数进行对stdout文件进行冲刷，也就是刷新他的缓冲区//然后内容就会打印到终端上fflush(stdout);*((int *)(0)) = 5;return 0;
}

执行结果：

窥探标准流fscanf和fprintf

程序中如何使用：

#include<stdio.h>int main() {//向标准输出流种输出hello worldfprintf(stdout, "hello world\n");//向标准输入流种读入数据int n;fscanf(stdin, "%d", &n);//向标准错误输出流种打印n的值fprintf(stderr, "n = %d\n", n);return 0;
}

执行结果：

标准流的重定向：

如何讲输出内容重定向输出到一个文件中？

两种方式

第一种方法：

是用freopen函数进行重定向：

如何使用：

#include<stdio.h>int main() {//参数一需要输出的新文件名//参数二以打开文件的什么模式//参数三需要重新定向的文件指针freopen("output.txt", "w", stdout); //r代表读文件，w代表写文件freopen("input.txt", "r", stdin); //r代表读文件，w代表写文件printf("hello freopen yes\n");char s[1000] = {0};//当读入到文件结尾时，循环结束while (scanf("%[^\n]", s) != EOF) {//getchar()从标准输入流中读取一个字符//这里为什么要使用到getchar()//因为在使用scanf时//里面的字符匹配集是非\n就读取//那么在最后遇到\n的时候结束读取//最后输入流中会存留一个\n//然后scanf一直不读取//最后造成了while死循环//所以在这需要使用一个getchar()来对\n进行处理掉getchar();printf("%s | hello world\n", s);}return 0;
}

input.txt(这个文件是需要自己创建，并在里面写东西的):

ni hao
CSDN 
GCC
Good

执行前，只有input.txt和源代码文件:

执行后(a.out是源代码编译后的可执行程序)：

发现output.txt在执行程序后被创建出来,再看看output.txt中的内容：

和程序设计还有想法是一样的结果。

第二种方法：

在命令中执行重定向(只能在linux环境下可以使用)

需要用到的源代码：

#include<stdio.h>int main() {char s[1000] = {0};while (scanf("%[^\n]", s) != EOF) {getchar();printf("%s | hello world\n", s);}}

然后进行对源文件的编译：

在进行对执行文件的标准输出流重定向到output.txt文件中， 因为是输出所以需要指向目标文件

在输入的最后，需要手动打入一个文件结束，ctrl + D, 表示输入结束。

然后打开output.txt文件查看:

在试一下对执行文件的标准输入流重定向, 因为是需要读入所以需要目标文件是可执行程序，需要指向自己

用命令行重定向标准错误输出流:

#include<stdio.h>int main() {char s[1000] = {0};int i = 1;while (scanf("%[^\n]", s) != EOF) {getchar();fprintf(stderr, "%d test\n", i++);printf("%s | hello world\n", s);}}

执行命令:

2是表示标准错误流的文件表示符,然后讲标准错误输出流重定向到output_err.txt文件中.

执行效果:

 重学scanf

scanf函数读入缓存区

先用scanf读入两个整形:

现在在缓冲区中有一段内容,然后进行读取,知道读到第一个非法字符.

当读入到空格时,空格就是这个非法字符,此时停止,然后把123转为整形赋值给变量a

然后会跳过空白符,也就是空格,然后再进行读取,在次读到非数字字符时会进行停止,然后给变量b进行赋值.

最后结果,然后缓存区中只有换行符.

scanf读入%c

在当前缓存区中,%c会读取456前面的空格字符,而不是读入'4'这个字符.

下面用程序进行演示:

#include<stdio.h>
int main() {char c1, c2;int a, b;scanf("%d", &a);scanf("%c%c", &c1, &c2);scanf("%d", &b);printf("a = %d, b = %d\n", a, b);printf("c1 = %d, c2 = %d\n", c1, c2);return 0;
}

执行结果:

处理scanf读入残值的技巧

 利用getchar()吞掉一个字符

下面的代码演示:

getchar()的用法

#include<stdio.h>int main() {int a, b;scanf("%d%d", &a, &b);//利用getchar吞掉换行符getchar();char c = 'x';scanf("%c", &c);printf("a = %d, b = %d, c = %c\n", a, b, c);return 0;
}

执行结果:

利用getchar() 吞掉\n符,准确的给字符c进行赋值.

二.实现一个printf函数

第一步:实现printf函数声明:

#include<stdio.h>
int my_printf(const char *format, ...) {}int main() {return 0;
}

第二步:实现输出"hello world"功能

还处理了一个问题%特殊情况处理.

#include<stdio.h>//这个宏定义是测试printf和my_printf区别
#define TEST(format, args...) {\int n1, n2;\n1 = printf(format, ##args);\n2 = my_printf(format, ##args);\printf("n1 = %d, n2 = %d\n", n1, n2);\
}int my_printf(const char *format, ...) {#define PUTC(c) putchar(c), cnt += 1//cnt代表输出了多少个字符int cnt = 0;for (int i = 0; format[i]; i++) {switch (format[i]) {//如果当前字符是%，那么就需要对下个字符进行特殊处理case '%': {switch (format[i + 1]) {//当有两个%时，那就需要打印一个%case '%': {PUTC(format[i + 1]);//对于下个位置已经处理所以需要i+1i++;} break;}} break;default : PUTC(format[i]); break;}//putchar() 是向屏幕上打印一个字符}return cnt;
}int main() {//测试printf和my_printf输出hello worldTEST("hello world\n");//对于printf%%输出就是一个%//由于printf对%是特殊处理，那么对于my_printf也就需要特殊处理TEST("100%%\n");return 0;
}

执行结果:

第三步实现%s输出功能

#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>//这个宏定义是测试printf和my_printf区别
#define TEST(format, args...) {\int n1, n2;\n1 = printf(format, ##args);\n2 = my_printf(format, ##args);\printf("n1 = %d, n2 = %d\n", n1, n2);\
}int my_printf(const char *format, ...) {#define PUTC(c) putchar(c), cnt += 1va_list args;//args表示变参列表va_start(args, format);//变参列表从format参数后面开始//cnt代表输出了多少个字符int cnt = 0;for (int i = 0; format[i]; i++) {//这里中间条件用到了format[i],当format[i] = '\0'时表示循环结束switch (format[i]) {//如果当前字符是%，那么就需要对下个字符进行特殊处理case '%': {switch (format[i + 1]) {//当有两个%时，那就需要打印一个%case '%': {PUTC(format[i + 1]);//对于下个位置已经处理所以需要i+1i++;} break;//%后接s那么就是字符串的格式占位符//然后这里就需要用到变参列表的解析case 's': {//获取变参列表的参数,并且该参数的类型为char *类型const char *s = va_arg(args, const char *);//获取到字符串后,进行打印字符串for (int j = 0; s[j]; j++) PUTC(s[j]);//s这个字符被处理掉了，不需要打印了，位置需要往后移i++;} break;}} break;default : PUTC(format[i]); break;}//putchar() 是向屏幕上打印一个字符}return cnt;
}int main() {//测试printf和my_printf输出hello worldTEST("hello world\n");//对于printf%%输出就是一个%//由于printf对%是特殊处理，那么对于my_printf也就需要特殊处理TEST("100%%\n");TEST("%s\n", "hello world 100 %%");return 0;
}

执行结果:

第四步实现%d输出功能

#include <stdio.h>
#include <inttypes.h>
#include <stdarg.h>
#include <math.h>
#include <limits.h>//这个宏定义是测试printf和my_printf区别
#define TEST(format, args...) {\int n1, n2;\n1 = printf(format, ##args);\n2 = my_printf(format, ##args);\printf("n1 = %d, n2 = %d\n", n1, n2);\
}int my_printf(const char *format, ...) {#define PUTC(c) putchar(c), cnt += 1va_list args;//args表示变参列表va_start(args, format);//变参列表从format参数后面开始//cnt代表输出了多少个字符int cnt = 0;for (int i = 0; format[i]; i++) {//这里中间条件用到了format[i],当format[i] = '\0'时表示循环结束switch (format[i]) {//如果当前字符是%，那么就需要对下个字符进行特殊处理case '%': {switch (format[i + 1]) {//当有两个%时，那就需要打印一个%case '%': {PUTC(format[i + 1]);//对于下个位置已经处理所以需要i+1i++;} break;//%后接s那么就是字符串的格式占位符//然后这里就需要用到变参列表的解析case 's': {//获取变参列表的参数,并且该参数的类型为char *类型const char *s = va_arg(args, const char *);//获取到字符串后,进行打印字符串for (int j = 0; s[j]; j++) PUTC(s[j]);//s这个字符被处理掉了，不需要打印了，位置需要往后移i++;} break;//%后接d那么就是整形的格式占位符case 'd': {//获取变参列表的参数,并且该参数的类型为char *类型const int num = va_arg(args, const int);//这里就需要率到如何进行把每一位数字进行输出//因为putchar只能打印单个字符//那么就用数组将数字进行存储起来int8_t arr[20];//int8_t表示只有8位带符号的整形数字,只占8bit位,头文件<inttype.h>//现在进行对num数字每位进行存储在数组中int n = num, ind = 0;if (n < 0) PUTC('-');//n为负数时需要输出负号do {//从个位进行每位存储在数组中arr[ind++] = n % 10;n /= 10;} while(n);//因为n = 0不会进入循环，那么就无法进行输出,所以使用do while循环先执行一次//因为个位在第一位，所以需要倒过来输出for (; ind > 0; ind--) {//ind - 1是因为，当前ind位置是空的，最高位在ind - 1上//当num为负数时需要，将他变为正数进行输出if (num < 0) PUTC(-arr[ind - 1] + '0');else PUTC(arr[ind - 1] + '0');}i++;//与之前的操作同理}}} break;default : PUTC(format[i]); break;}//putchar() 是向屏幕上打印一个字符}return cnt;
}int main() {//测试printf和my_printf输出hello worldTEST("hello world\n");//对于printf%%输出就是一个%//由于printf对%是特殊处理，那么对于my_printf也就需要特殊处理TEST("100%%\n");TEST("%s\n", "hello world 100 %%");int a = 123;TEST("a = %d\n", a);a = 0;TEST("a = %d\n", a);a = INT_MAX;TEST("a = %d\n", a);a = INT_MIN;TEST("a = %d\n", a);return 0;
}

执行结果:

这里我只截取了关于实现%d输出功能的结果

可以发现我们实现的my_printf对于正数,负数,0都可以输出

第五步实现%x输出功能:

#include <stdio.h>
#include <inttypes.h>
#include <stdarg.h>
#include <math.h>
#include <limits.h>//这个宏定义是测试printf和my_printf区别
#define TEST(format, args...) {\int n1, n2;\n1 = printf(format, ##args);\n2 = my_printf(format, ##args);\printf("n1 = %d, n2 = %d\n", n1, n2);\
}char get_16_code(int n) {//当这一位小于10，在16进制中还是用数字表示if (n < 10) return n + '0';//当这一位大于10，在16进制中需要用字母表示//a 10, b 11, c 12, d 13, e 14, f 15return n - 10 + 'a';
}int my_printf(const char *format, ...) {#define PUTC(c) putchar(c), cnt += 1va_list args;//args表示变参列表va_start(args, format);//变参列表从format参数后面开始//cnt代表输出了多少个字符int cnt = 0;for (int i = 0; format[i]; i++) {//这里中间条件用到了format[i],当format[i] = '\0'时表示循环结束//putchar() 是向屏幕上打印一个字符switch (format[i]) {//如果当前字符是%，那么就需要对下个字符进行特殊处理case '%': {switch (format[i + 1]) {//当有两个%时，那就需要打印一个%case '%': {PUTC(format[i + 1]);//对于下个位置已经处理所以需要i+1i++;} break;//%后接s那么就是字符串的格式占位符//然后这里就需要用到变参列表的解析case 's': {//获取变参列表的参数,并且该参数的类型为char *类型const char *s = va_arg(args, const char *);//获取到字符串后,进行打印字符串for (int j = 0; s[j]; j++) PUTC(s[j]);//s这个字符被处理掉了，不需要打印了，位置需要往后移i++;} break;//%后接d那么就是整形的格式占位符case 'd': {//获取变参列表的参数,并且该参数的类型为char *类型const int num = va_arg(args, const int);//这里就需要率到如何进行把每一位数字进行输出//因为putchar只能打印单个字符//那么就用数组将数字进行存储起来int8_t arr[20];//int8_t表示只有8位带符号的整形数字,只占8bit位,头文件<inttype.h>//现在进行对num数字每位进行存储在数组中int n = num, ind = 0;if (n < 0) PUTC('-');//n为负数时需要输出负号do {//从个位进行每位存储在数组中arr[ind++] = n % 10;n /= 10;} while(n);//因为n = 0不会进入循环，那么就无法进行输出,所以使用do while循环先执行一次//因为个位在第一位，所以需要倒过来输出for (; ind > 0; ind--) {//ind - 1是因为，当前ind位置是空的，最高位在ind - 1上//当num为负数时需要，将他变为正数进行输出if (num < 0) PUTC(-arr[ind - 1] + '0');else PUTC(arr[ind - 1] + '0');}i++;//与之前的操作同理} break;case 'x': {//因为十六进制输出是不带符号的,所以需要用到无符号整形unsigned int num = va_arg(args, unsigned int);int8_t arr[20], ind = 0;do {//因为需要转换为16进制,所以需要对16进行取余arr[ind++] = num % 16;num /= 16;} while(num);for (; ind > 0; ind--) {//实现一个方法将10进制转为16进制PUTC(get_16_code(arr[ind - 1]));}i++;//同理} break;}} break;default : PUTC(format[i]); break;}}return cnt;
}int main() {//测试printf和my_printf输出hello worldTEST("hello world\n");//对于printf%%输出就是一个%//由于printf对%是特殊处理，那么对于my_printf也就需要特殊处理TEST("100%%\n");TEST("%s\n", "hello world 100 %%");int a = 123;TEST("a = %d\n", a);a = 0;TEST("a = %d\n", a);a = INT_MAX;TEST("a = %d\n", a);a = INT_MIN;TEST("a = %d\n", a);TEST("123 = %x\n", 123);TEST("-1 = %x\n", -1);TEST("INT_MAX = %x\n", INT_MAX);TEST("INT_MIN = %x\n", INT_MIN);return 0;
}

执行结果:

总结:

        对于printf的功能,肯定没有实现完整,但是对于常用的用法都是实现了,在没有实现的用法,你可以下去自己尝试去实现那些功能.

本章小结:

        对于标准输出和输入在本章有了新的认识和理解,对于scanf和printf函数也有了新的认识.

        在最后的实现printf函数,看完课程后跟着船长实现了一遍,然后在自己通过自己的想法再来实现一遍,这样更加巩固了你所学的知识.

        最后加油，看最后加油，看到这里你已经超过百分之95的人了。