C 语言学习笔记：刷新或禁用输出缓冲区

2024 年 09 月 29 日 23:03:21 周日

问题 1

下面这段程序在 Clion 终端中运行时，会先要求用户输入 (scanf)，然后再打印 (printf) 文本，执行顺序反了：

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    float money;
    printf("输入金额: ");
    scanf("%f", &money);
    return 0;
}

原因分析

unix 上标准输入输出都是带有缓存的，一般是行缓存。

对于标准输出，需要输出的数据并不是直接输出到终端上，而是首先缓存到某个地方，当遇到行刷新标志或者该缓存已满的情况下，才会把缓存的数据显示到终端设备上。

ANSI C 中定义换行符 \n​ 可以认为是行刷新标志。所以，printf 函数没有带 \n​ 是不会自动刷新输出流的，直至缓存被填满。

在问题 1 的情况中，printf 函数的输出结果并不会立即输出到屏幕上，而是会先存储在缓冲区中。当程序执行到 scanf 函数时，会等待用户的输入，直到用户输入完成并按下回车键时，scanf 函数才会返回，此时缓冲区的内容才会被刷新并输出到屏幕上。

缓冲区刷新的条件：

1. 进程结束。
2. 遇到 \n​ 。
3. 缓冲区满（printf()​ 函数的缓冲区大小为 1024 个字节，当超出缓冲区大小时缓冲区就会被刷新）。
4. 手动刷新缓冲区 fflush(stdout)​ 。
5. 调用 exit(0)​ ；但是还可以调用 _exit(0)​ ，不刷新缓冲区。

一般的解决办法

在 printf()​ 里加 \n​ 或新增一条语句输出 \n​

printf("输入金额: ");
printf("\n");
scanf("%f", &money);

实测在问题 1 中这个方法无效，略。

使用 fflush(stdout);​ 强制刷新输出缓冲区

printf("输入金额: ");
fflush(stdout);
scanf("%f", &money);

使用 setvbuf(stdout,NULL,_IONBF,0);​ 或 setbuf(stdout, NULL);​ 禁用输出缓冲区

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    setvbuf(stdout,NULL,_IONBF,0); //或 setbuf(stdout, NULL);
    float money;
    printf("输入金额: ");
    scanf("%f", &money);
    return 0;
}

​setbuf(stdout, NULL);​ 用于将标准输出设置为无缓冲，这意味着每次调用 printf​ 时，输出会立即刷新，不会在内存中积累。它简单直接，但只支持无缓冲模式。

​setvbuf(stdout, NULL, _IONBF, 0);​ 也是将标准输出设置为无缓冲，但提供了更多灵活性，允许用户自定义缓冲方式（如行缓冲或全缓冲）。因此，setvbuf​ 更适合需要控制缓冲行为的场景。

问题 2

参考：C 语言清空（刷新）缓冲区，从根本上消除那些奇怪的行为 - 朴素贝叶斯 - 博客园

运行以下程序时，在终端输入 a=3​ ，会立即输出 a=23, b=2​ 并结束程序，跳过了 b​ 的输入：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a = 1, b = 2;
    char c;
    scanf("a=%d", &a);
    scanf("b=%d", &b);
    printf("a=%d, b=%d\n", a, b);
    return 0;
}

如果改为要求直接输入数字的话是能正确执行的：

scanf("%d", &a);
scanf("%d", &b);

这种情况下即使在开头使用 setvbuf(stdout,NULL,_IONBF,0);​ 或者在中间使用 fflush(stdout);​ 都不能解决问题：

setvbuf(stdout,NULL,_IONBF,0);
scanf("a=%d", &a);
fflush(stdout);
scanf("b=%d", &b);

彻底的解决方法

使用 getchar()​ 清空缓冲区

使用 while((c = getchar()) != '\n' && c != EOF);​ ：

关键之处在于，getchar() 是带有缓冲区的，并且一切字符通吃，或者说一切字符都会读取，不会忽略。

该代码不停地使用 getchar()​ 获取缓冲区中的字符，直到遇见换行符 \n​ 或者到达文件结尾才停止。

scanf("a=%d", &a);
while((c = getchar()) != '\n' && c != EOF); //在下次读取前清空缓冲区
scanf("b=%d", &b);

使用 scanf()​ 清空缓冲区

使用 scanf("%*[^\n]"); scanf("%*c");​ ：

​scanf()​ 有一种高级用法，就是使用类似于正则表达式的通配符，这样它就可以读取所有的字符了，包括空格、换行符、制表符等空白符，不会忽略它们。并且，scanf()​ 还允许把读取到的数据直接丢弃，不用赋值给变量。

第一个 scanf()​ 将逐个读取缓冲区中 \n​ 之前的其它字符，%​ 后面的 *​ 表示将读取的这些字符丢弃，遇到 \n​ 字符时便停止读取。
此时，缓冲区中尚有一个 \n​ 遗留，第二个 scanf()​ 再将这个 \n​ 读取并丢弃，这里的星号和第一个 scanf()​ 的星号作用相同。

由于所有从键盘的输入都是以回车结束的，而回车会产生一个 \n​ 字符，所以将 \n​ 连同它之前的字符全部读取并丢弃之后，也就相当于清除了输入缓冲区。

scanf("a=%d", &a);
scanf("%*[^\n]"); scanf("%*c"); //在下次读取前清空缓冲区
scanf("b=%d", &b);