字符串输入输出函数

Posted 2021-02-01 jeffrey-yang

字符串输入

字符串输入首先要考虑的是存储位置和存储空间大小。
例子：char *name; scanf("%s", name); 指针未初始化，可能指向内存中的任意地方，字符串读入的时候有可能覆盖内存中的关键数据，造成程序或机器崩溃。
char name[81]; 这种方式显式声明空间并进行初始化。

gets()函数

scanf("%s", str)函数读入单个word。而gets()可以读取一整行的字符串。它通过换行符读取整行，丢弃换行符，存储剩余的字符，添加空字符(‘‘)以创建C字符串。一般和puts()搭配使用。
示例：

#include<stdio.h>
#define STLEM 81
int main(void)
{
    char words[STLEM];

    puts("Enter a string, please.");
    gets(words);
    printf("Your string twice:
");
    printf("%s
", words);
    puts(words);
    puts("Done.");

    return 0;
}

??：gets函数的问题（int puts(const char *);）：虽然在定义字符串的时候声明了大小为81，但gets函数无法阻止输入超过大小的字符串长度，编译运行时将报错"warning: this program uses gets(), which is unsafe."
gets函数只接收一个参数，char类型的指针。没有其他参数限定用户输入的字符串长度。gets()只知道数组的开始位置，却不知道数组的长度。
如果输入字符串太长，则会出现缓冲区溢出，这意味着多余的字符溢出了指定的目标。 额外的字符可能只是进入未使用的内存并且没有立即出现问题，或者它们可能会覆盖程序中的其他数据，但这些肯定不是唯一的可能性。
C99已经不建议使用该函数，并建议将gets()从标准库中移除，C11已经将gets()从标准中移除。但C的标准只是要求编译器厂商必须符合所要求的标准，而不是限制编译器厂商不能做什么。所以，主流的编译器依然支持gets()函数已确保向后兼容。

gets()的替代品fgets()

为了解决gets()函数容易引起的缓冲区溢出问题，出现了fgets()函数。char fgets(char __restrict, int, FILE *);
fgets()与gets的主要不同点为：

• fgets()有第二个参数，是一个int类型，限定输入的字符串最大长度。
• fgets()读取换行符(‘ ‘)，并保存在字符串中，而不是像gets()，丢弃换行符。
• fgets()有第三个参数，默认为文件输入。也可以读取键盘输入，参数为stdin。

示例：

#include<stdio.h>
#define STLEN 14
int main(void)
{
    char words[STLEN];

    puts("Enter a string, please.");
    fgets(words, STLEN, stdin);
    printf("Your string twice (puts(), then fputs()):
");
    puts(words);
    fputs(words, stdout);
    puts("Enter another string, please.");
    fgets(words, STLEN, stdin);
    printf("Your string twice (puts(), then fputs()):
");
    puts(words);
    fputs(words, stdout);
    puts("Done.");

    return 0;
}

输出:
Enter a string, please.
apple pie
Your string twice (puts(), then fputs()):
apple pie

apple pie
Enter another string, please.
strawberry shortcake
Your string twice (puts(), then fputs()):
strawberry sh
strawberry shDone.

解读：

• 首先输入"apple pie"，字符串长度小于14，使用fgets()时会保留换行符。使用puts()输出时，会额外添加一个换行符（因为gets()丢弃了换行符），则puts()会输入" "。fputs()会按words实际保存的进行输出。因此，两个"apple pie"之间的空行就是puts()函数额外添加的。
• 其次输入"strawberry shortcake"，字符串长度超过14，则仅保留13个有效当前输入(额外一个留给‘‘)。故使用puts()时输出"strawberry sh "（‘ ‘为额外添加）。而使用fputs()输出时，不会添加‘ ‘，故直接输出"strawberry sh"，紧接着是"Done."。

fgets()函数的返回值为指向char类型的指针。指针指向输入的字符串地址。但是，如果函数遇到文件结尾，则返回一个称为空指针的特殊指针。这是一个确保不指向有效数据的指针，因此它可用于指示特殊情况。在代码中，该指针可以表示为数字0，或者在C中更通常的表示方法为宏NULL。

fgets()的输入问题

由于fgets()会保存换行符，这就带来了一些问题。有时，你不想保存该换行符，而仅仅将用户输入的换行符作为buffered I/O的一个指令，通知临时存储区的数据可以被fgets()函数使用。
如何丢弃换行符？

while (words[i] != ‘
‘)
    i++;
words[i] = ‘‘;

words为通过fgets()得到的输入字符串，将换行符替换为‘‘。

如果想将超过数组定义大小的剩余字符串也丢弃掉，以免作为下次的输入，如何做到呢？

while (getchar() != ‘
‘)
    continue;

Null字符和NULL指针

NULL字符或‘‘，用来标记字符串的结束。代码为0的字符，ASCII 为0的字符。
空指针或NULL具有与有效数据地址不对应的值。 它通常由函数使用，否则返回有效地址以指示某些特殊情况，例如遇到文件结束或未能按预期执行。
另外，空字符是int类型，而NULL指针是指针类型。

gets_s()函数

C11引入了一个新函数gets_s()，类似fgets()，但和fgets也有不同之处。

• gets_s()只读取标准输入，因此不需要第三个参数如stdin。
• 如果get_s()读取到换行符，则丢弃换行符，而不是和fgets()一样，保留它。
• 如果gets_s（）读取最大字符数并且无法读取换行符，则需要几个步骤。 它将目标数组的第一个字符设置为空字符。 它会读取并丢弃后续输入，直到遇到换行符或文件结尾。 它返回空指针。 它调用依赖于实现的“处理程序”函数（或者选择的函数），这可能导致程序退出或中止。

轮子

char * s_gets(char *st, int n)
{
    char *ret_val;
    int i = 0;

    ret_val = fgets(st, n, stdin);
    if (ret_val)
    {
        while (st[i] != ‘
‘ && st[i] != ‘‘)
            i++;
        if (st[i] == ‘
‘)
            st[i] = ‘‘;
        else
        {
            while (getchar() != ‘
‘)
                continue;
        }
    }

    return ret_val;
}

s_gets()函数为自定义函数，可以丢弃fgets()函数保留的换行符，同时丢弃超过最大字符数的剩余输入。

scanf()函数

一般我们使用scanf()函数和%s格式读取字符串。scanf()更像是读取一个单词，而不是一个字符串。
示例：

Input Statement	Original Input Queue*	Name Contents	Remaining Quenue
scanf("%s‘, name);	Fleebert#Hup	Fleebert	#Hup
scanf("%5s", name);	Fleebert#Hup	Fleeb	ert#Hup
scanf("%5s", name);	Ann#Ular	Ann	#Ular

‘#’代表space character(/t, /b等）。
可以到，scanf会在遇到空白字符或最大字符时读取结束，其他字符将再下次输入时读取。scanf的返回值为成功读取到的字符串个数。

字符串输出