scanf 什么时候开始和停止扫描？

Question

似乎scanf 在按下 Enter 键时开始扫描输入，我想用下面的代码验证这一点（为简单起见，我消除了错误检查和处理）。

#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv) {
    /* disable buffering */
    setvbuf(stdin, NULL, _IONBF, 0);
    int number;

    scanf("%d", &number);
    printf("number: %d\n", number);

    return 0;
}

还有一个问题，在我禁用输入缓冲之后（只是为了验证结果；我知道我应该几乎永远不会这样做，以防它干扰结果），输出是（注意额外的提示） ：

$ ./ionbf
12(space)(enter)
number: 12
$
$

这与启用输入缓冲时的输出不同（无额外提示）：

$ ./iofbf
12(space)(enter)
number: 12
$

似乎启用缓冲区时会消耗换行符。我在两台不同的机器上进行了测试，一台安装了 gcc 4.1.2 和 bash 3.2.25，另一台安装了 gcc 4.4.4 和 bash 4.1.5，两者的结果都是一样的。

问题是：

1. 如何解释启用和禁用输入缓冲时的不同行为？
2. 回到原来的问题，scanf什么时候开始扫描用户输入？输入字符的那一刻？还是一直缓冲到一行完成？

Answer 1

有趣的问题 - 冗长的答案。如有疑问，我正在描述我认为在 Unix 上发生的事情；我把 Windows 留给其他人。我认为行为会相似，但我不确定。

当您使用setvbuf(stdin, NULL, _IONBF, 0) 时，您会使用read(0, buffer, 1) 系统调用强制stdin 流一次读取一个字符。当您使用_IOFBF 或_IOLBF 运行时，管理流的代码将尝试一次读取更多字节（如果您使用setvbuf()，则最多为您提供的缓冲区大小，或者BUFSIZ，如果你没有）。这些观察结果加上输入中的空格是解释发生了什么的关键。我假设您的终端处于正常或规范输入模式 - 请参阅 Canonical vs non-canonical terminal input 了解相关讨论。

在您键入 return 之前，终端驱动程序不会使任何字符可用，这是正确的。这允许您在键入时使用退格键等来编辑该行。

当你按下回车键时，内核有 4 个字符可发送给任何想要读取它们的程序：1 2 space 返回。

如果您不使用_IONBF，则通过read(0, buffer, BUFSIZ) 等调用将这4 个字符全部读入stdin 的标准I/O 缓冲区。 scanf() 然后从缓冲区收集 1、2 和 space 字符，并将空间放回缓冲区。 （请注意，内核已将所有四个字符都传递给程序。）程序打印其输出并退出。 shell 继续，打印一个提示并等待更多输入可用——但在用户键入另一个 return 之前不会有任何输入可用，可能（通常）前面有一些其他字符。

如果您在使用_IONBF，程序一次读取一个字符。它进行read() 调用以获取一个字符并获取 1;它再次调用read() 并获得2；它再次调用read() 并获得space 字符。 （请注意，内核仍然有 return 准备就绪并等待。）它不需要空间来解释数字，所以它把它放回它的推回缓冲区（保证有空间用于回推缓冲区中至少一个字节），为下一个标准 I/O 读操作做好准备，然后返回。程序打印其输出并退出。 shell 恢复，打印提示，并尝试从终端读取新命令。内核通过返回正在等待的换行符来强制执行，shell 会说“哦，这是一个空命令”并给你另一个提示。

你可以通过输入 1 2 x p s kbd> 返回到您的 (_IONBF) 程序。当你这样做时，你的程序会读取值 12 和“x”，留下“ps”和换行符由 shell 读取，然后 shell 将执行ps 命令（不回显它读取的字符），然后再次提示。

您还可以使用truss 或strace 或类似的命令来跟踪您的程序执行的系统调用，以查看我建议发生的真实性。