C語言之妙：scanf 的雙重作用

我們嘗試用scanf做累加運算：

/* summing.c -- sums integers entered interactively */
#include <stdio.h>
int main(void)
{
    long num;
    long sum = 0L;      /* initialize sum to zero   */
    int status;

    printf("Please enter an integer to be summed ");
    printf("(q to quit): ");
    status = scanf("%ld", &num);
    while (status == 1) /* == means "is equal to"   */
    {
        sum = sum + num;
        printf("Please enter next integer (q to quit): ");
        status = scanf("%ld", &num);
    }
    printf("nThose integers sum to %ld.n", sum);

    return 0;
}

該程序使用long類型以存儲更大的整數。盡管C編譯器會把0自動轉換為合適的類型，但是為了保持程序的一致性，我們把sum初始化為0L（long類型的0），而不是0（int類型的0）。該程序的運行示例如下：

Please enter an integer to be summed (q to quit): 44

Please enter next integer (q to quit): 33

Please enter next integer (q to quit): 88

Please enter next integer (q to quit): 121

Please enter next integer (q to quit): q

Those integers sum to 286.

分布解析

先看while循環，該循環的測試條件是如下表達式：

status == 1

運算符是C的相等運算符（equality-operator），該表達式判斷status是否等于1。不要把status == 1 與 status = 1混淆，后者是把1賦給status。根據測試條件status == 1，只要status等于1，循環就會重復。每次循環，num的當前值都被加到sum上，這樣sum的值始終是當前整數之和。當status的值不為1時，循環結束。然后程序打印sum的最終值。

要讓程序正常運行，每次循環都要獲取num的一個新值，并重置status。程序利用scanf()的兩個不同的特性來完成。首先，使用scanf()讀取num的一個新值；然后，檢查scanf()的返回值判斷是否成功獲取值。第4章中介紹過，scanf()返回成功讀取項的數量。如果scanf()成功讀取一個整數，就把該數存入num并返回1，隨后返回值將被賦給status（注意，用戶輸入的值存儲在num中，不是status中）。

這樣做同時更新了num和status的值，while循環進入下一次迭代。如果用戶輸入的不是數字（如，q），scanf()會讀取失敗并返回0。此時，status的值就是0，循環結束。因為輸入的字符q不是數字，所以它會被放回輸入隊列中（實際上，不僅僅是q，任何非數值的數據都會導致循環終止，但是提示用戶輸入q退出程序比提示用戶輸入一個非數字字符要簡單）。

如果scanf()在轉換值之前出了問題（例如，檢測到文件結尾或遇到硬件問題），會返回一個特殊值EOF（其值通常被定義為-1）。這個值也會引起循環終止。如何告訴循環何時停止？該程序利用scanf()的雙重特性避免了在循環中交互輸入時的這個棘手的問題。例如，假設scanf()沒有返回值，那么每次循環只會改變num的值。雖然可以使用num的值來結束循環，比如把num > 0（num大于0）或num ！= 0（num不等于0）作為測試條件，但是這樣用戶就不能輸入某些值，如-3或0。也可以在循環中添加代碼，例如每次循環時詢問用戶“是否繼續循環？<y/n>”，然后判斷用戶是否輸入y。這個方法有些笨拙，而且還減慢了輸入的速度。使用scanf()的返回值，輕松地避免了這些問題。

偽碼

現在，我們來看看該程序的結構。總結如下：

initialize sum to 0
prompt user
read input
while the input is an integer,
     add the input to sum,
     prompt user,
     then read next input
after input completes, print sum

順帶一提，這叫作偽代碼（pseudocode），是一種用簡單的句子表示程序思路的方法，它與計算機語言的形式相對應。偽代碼有助于設計程序的邏輯。確定程序的邏輯無誤之后，再把偽代碼翻譯成實際的編程代碼。使用偽代碼的好處之一是，可以把注意力集中在程序的組織和邏輯上，不用在設計程序時還要分心如何用編程語言來表達自己的想法。例如，可以用縮進來代表一塊代碼，不用考慮C的語法要用花括號把這部分代碼括起來。

總之，因為while循環是入口條件循環，程序在進入循環體之前必須獲取輸入的數據并檢查status的值，所以在while前面要有一個scanf()。要讓循環繼續執行，在循環內需要一個讀取數據的語句，這樣程序才能獲取下一個status的值，所以在while循環末尾還要有一個scanf()，它為下一次迭代做好了準備。可以把下面的偽代碼作為while循環的標準格式：

get first value to be tested
while the test is successful
     process value
     get next value

C 風格讀取循環

根據偽代碼的設計思路，程序清單6.1可以用Pascal、BASIC或FORTRAN來編寫。但是C更為簡潔，下面的代碼：

status = scanf("%ld", &num);
while (status == 1)
{
        /* loop actions */
        status = scanf("%ld", &num);
}

// can be replaced by the following:

while (scanf("%ld", &num) == 1)
{
        /* loop actions */
}

第二種形式同時使用scanf()的兩種不同的特性。

首先，如果函數調用成功，scanf()會把一個值存入num。

然后，利用scanf()的返回值（0或1，不是num的值）控制while循環。

因為每次迭代都會判斷循環的條件，所以每次迭代都要調用scanf()讀取新的num值來做判斷。換句話說，C的語法特性讓你可以用下面的精簡版本替換標準版本。