C 语言中输入缓冲区的坑

最近在学 C，跟着《C Primer Plus》做案例的时候碰到了一个问题，导致程序陷入了死循环，代码如下：

这个函数的功能是，打印一个菜单供用户选择，将用户选择的选项结果返回。程序需要对错误的输入进行处理：

• 用户输入的不是数字
• 用户输入的数字不在 1-5 的范围内

如果是上面两种情况之一，则进入 while 循环，提示用户输入正确的数字。

针对第二种错误，上面的代码可以正常运行：

但是，当我们输入一个字母后，问题出现了：

出现这个 bug 的时候，我记得之前好像在哪里也碰到过，就把《C Primer Plus》的目录往前翻，翻到 4.4(printf() 和 scanf()) 那一章，找到了答案：

如果遇到一个非数字字符，scanf() 会将该字符放回输入，不会把值赋给指定变量。程序在下一次读取输入时，首先读到的就是刚刚放回的字符。

所以，while 循环条件表达式中的 scanf("%d", &code) 每次从输入中读到的都是字符 'a'，条件永远为 true，程序崩溃。

二、输入缓冲区

上面这段话有几个加粗的地方：输入。

这里的 “输入” 是啥？有什么用？其实，“输入” 指的就是输入缓冲区，这里我们只讨论行缓冲(通过换行符刷新缓冲区)。

首先，我们粗略地分析这张 gif 图片展示的输入输出的流程：

输入设备依次输入字符(键盘) -> 字符进入缓冲区 -> 按下回车 -> 输出设备依次输入字符(显示器)

如果没有缓冲区，每次按下键盘，程序会立即将刚刚输入的字符输出到显示器上，就像这样：

hheelllloo,,wwoorrlldd!!

是不是觉得非常难受？而且，由于输入的字符立即被输出，当我们不小心输错字符的时候，无法通过退格键进行修改，输入缓冲区帮助我们解决了这些问题。每输入一个字符，程序会将该字符暂时存放在某一块内存中，按下回车键，程序将这些字符作为一个块进行依次读取。

读取缓冲区字符的方式

1. scanf()

假设缓冲区中有这些字符：123abcd

scanf() 函数从缓冲区中读取字符(每读取一个，缓冲区中的字符就会少一个)，发现第一个字符是 '1'，可以转成 int，于是继续往后读取，直到遇见 'a'。然后，通过转换说明 "%d" 将 "123" 转换为 int 类型写入内存，返回成功操作的个数 1，退出 while 循环。此时，缓冲区剩下的字符是 abcd，供后续的函数读取，比如 scanf("%*s")、getchar() 等。

但是，如果缓冲区中的字符一开始就是 abcd 呢？程序会陷入死循环，因为缓冲区的字符没人读了，一直卡在那里，while 循环的条件一直成立。

所以，解决方案呼之欲出，只要我们在循环内部将这些垃圾字符读走就 ok 了。

我们在循环内部加了一行 scanf("%*s");，修饰符 '*' 的作用是跳过赋值操作，这行语句可以帮助我们将没用的字符读走，直到下一个空格。

其实，这种做法还有一个问题，如果缓冲区中是 abcd efg ，中间有个空格的话，循环会多跑一遍，打印的提示语句会重复。

2. getchar()

除了上面的做法，更常用、更优秀的方案是使用 getchar() 函数，该函数用于读取一个字符，并将结果返回：

上面代码的效果有点类似于 echo ，读取缓冲区中的字符并将其输出。

所以，我们可以修改一下之前的代码：

这一次，我们在循环内部加了一行代码 while(getchar() != '\n') continue; (这里的 continue 写不写无所谓)，将缓冲区中的垃圾字符全部读走。

注意这里的条件 getchar() != '\n' ，为什么要判断？

如果不加这个条件，程序将陷入无限循环，会一直“吞掉”用户的输入，后续的代码永远无法运行，尽管用户按了回车键(换行符 '\n' 也会存入缓冲区)。

当用户按下回车，意味着程序需要开启一段新的逻辑，所以，如果缓冲区中出现了换行符，应该退出循环，将后续的字符交给其他函数处理。

三、总结

当 scanf() 函数的赋值操作失败时，会将读取的字符放回输入缓冲区，我们需要及时地将这些无效的字符处理掉(使用 getchar() 函数)。

此外，开发终端应用时，应充分考虑用户的错误输入并妥善地处理。