2月8日 C Primer Plus学习
11.2 字符串输入
如果想把一个字符串读入程序，首先必须预留储存该字符串的空间，然后用输入函数获取该字符串。
11.2.1 分配空间
要做的第 1 件事是分配空间，以储存稍后读入的字符串。前面提到过，这意味着必须要为字符串分配足够的空间。不要指望计算机在读取字符串时顺便计算它的长度，然后再分配空间（计算机不会这样做，除非你编写一个处理这些任务的函数）。
假设编写了如下代码：
char *name;
scanf("%s", name);
虽然可能会通过编译（编译器很可能给出警告），但是在读入name 时，name可能会擦写掉程序中的数据或代码，从而导致程序异常中止。因为scanf()要把信息拷贝至参数指定的地址上，而此时该参数是个未初始化的指针，name可能会指向任何地方。大多数程序员都认为出现这种情况很搞笑，但仅限于评价别人的程序时。
最简单的方法是，在声明时显式指明数组的大小：
char name[81];
现在name是一个已分配块（81字节）的地址。
还有一种方法是使用C库函数来分配内存
C 库提供了许多读取字符串的函数：scanf()、gets()和fgets()。
11.2.2 不幸的gets()函数
gets()函数简单易用，它读取整行输入，直至遇到换行符，然后丢弃换行符，储存其余字符，并在这些字符的末尾添加一个空字符使其成为一个 C 字符串。它经常和 puts()函数配对使用，该函数用于显示字符串，并在末尾添加换行符。程序清单11.6中演示了这两个函数的用法。
程序清单11.6
/* getsputs.c -- 使用 gets() 和 puts() */
#include <stdio.h>
#define STLEN 81
int main(void)
{
char words[STLEN];
puts("Enter a string, please.");
gets(words); // 典型用法
printf("Your string twice:\n");
printf("%s\n", words);
puts(words);
puts("Done.");
return 0;
}
如果输入的字符串过长，会导致缓冲区溢出，即多余的字符超出了指定的目标空间。
如果这些多余的字符只是占用了尚未使用的内存，就不会立即出现问题；
如果它们擦写掉程序中的其他数据，会导致程序异常中止；或者还有其他情况。
gets()函数的不安全行为造成了安全隐患。过去，有些人通过系统编程，利用gets()插入和运行一些破坏系统安全的代码。
不久，C 编程社区的许多人都建议在编程时摒弃 gets()。
制定 C99 标准的委员会把这些建议放入了标准，承认了gets()的问题并建议不要再使用它。
尽管如此，在标准中保留gets()也合情合理，因为现有程序中含有大量使用该函数的代码。而且，只要使用得当，它的确是一个很方便的函数。
好景不长，C11标准委员会采取了更强硬的态度，直接从标准中废除了 gets()函数。
既然标准已经发布，那么编译器就必须根据标准来调整支持什么，不支持什么。
然而在实际应用中，编译器为了能兼容以前的代码，大部分都继续支持gets()函数。
11.2.3 gets()的替代品
过去通常用fgets()来代替gets()。C11标准新增的gets_s()函数也可代替gets()。该函数与 gets()函数更接近，而且可以替换现有代码中的gets()。
但是，它是stdio.h输入/输出函数系列中的可选扩展，所以支持C11的编译器也不一定支持它。
1.fgets()函数（和fputs()）
fgets()函数通过第2个参数限制读入的字符数来解决溢出的问题。该函数专门设计用于处理文件输入，所以一般情况下可能不太好用。fgets()和 gets()的区别如下。
fgets()函数的第2个参数指明了读入字符的最大数量。如果该参数的值是n，那么fgets()将读入n-1个字符，或者读到遇到的第一个换行符为止。
如果fgets()读到一个换行符，会把它储存在字符串中。这点与gets()不同，gets()会丢弃换行符。
fgets()函数的第3 个参数指明要读入的文件。如果读入从键盘输入的数据，则以stdin（标准输入）作为参数，该标识符定义在stdio.h中。
因为 fgets()函数把换行符放在字符串的末尾（假设输入行不溢出），通常要与 fputs()函数（和puts()类似）配对使用，除非该函数不在字符串末尾添加换行符。fputs()函数的第2个参数指明它要写入的文件。如果要显示在计算机显示器上，应使用stdout（标准输出）作为该参数。
再次提醒读者注意， puts()函数会在待输出字符串末尾添加一个换行符，而fputs()不会这样做。
fputs()函数返回指向 char的指针。如果一切进行顺利，该函数返回的地址与传入的第 1 个参数相同。但是，如果函数读到文件结尾，它将返回一个特殊的指针：空指针。该指针保证不会指向有效的数据，所以可用于标识这种特殊情况。在代码中，可以用数字0来代替，不过在C语言中用宏NULL来代替更常见（如果在读入数据时出现某些错误，该函数也返回NULL）。
系统使用缓冲的I/O。这意味着用户在按下Return键之前，输入都被储存在临时存储区（即，缓冲区）中。按下Return键就在输入中增加了一个换行符，并把整行输入发送给fgets()。对于输出，fputs()把字符发送给另一个缓冲区，当发送换行符时，缓冲区中的内容被发送至屏幕上。
fgets()储存换行符有好处也有坏处。坏处是你可能并不想把换行符储存在字符串中，这样的换行符会带来一些麻烦。好处是对于储存的字符串而言，检查末尾是否有换行符可以判断是否读取了一整行。如果不是一整行，要妥善处理一行中剩下的字符。
首先，如何处理掉换行符？一个方法是在已储存的字符串中查找换行符，并将其替换成空字符：
while (words[i] != '\n') // 假设\n在words中
i++;
words[i] = '\0';
其次，如果仍有字符串留在输入行怎么办？一个可行的办法是，如果目标数组装不下一整行输入，就丢弃那些多出的字符：
while (getchar() != '\n') // 读取但不储存输入，包括\n
continue;
从概念上看，空字符和空指针两者完全不同。空字符（或'\0'）是用于标记C字符串末尾的字符，其对应字符编码是 0。由于其他字符的编码不可能是 0，所以不可能是字符串的一部分。
空指针（或NULL）有一个值，该值不会与任何数据的有效地址对应。
通常，函数使用它返回一个有效地址表示某些特殊情况发生，例如遇到文件结尾或未能按预期执行。
空字符是整数类型，而空指针是指针类型。两者有时容易混淆的原因是：它们都可以用数值0来表示。但是，从概念上看，两者是不同类型的0。另外，空字符是一个字符，占1字节；而空指针是一个地址，通常占4字节。
2.gets_s()函数
C11新增的gets_s()函数（可选）和fgets()类似，用一个参数限制读入的字符数。
gets_s()只从标准输入中读取数据，所以不需要第3个参数。
如果gets_s()读到换行符，会丢弃它而不是储存它。
如果gets_s()读到最大字符数都没有读到换行符，会执行以下几步。首先把目标数组中的首字符设置为空字符，读取并丢弃随后的输入直至读到换行符或文件结尾，然后返回空指针。接着，调用依赖实现的“处理函数”（或你选择的其他函数），可能会中止或退出程序。
只要输入行未超过最大字符数，gets_s()和gets()几乎一样，完全可以用gets_s()替换gets()。
如果目标存储区装得下输入行，3 个函数都没问题。但是fgets()会保留输入末尾的换行符作为字符串的一部分，要编写额外的代码将其替换成空字符。
如果输入行太长会怎样？使用gets()不安全，它会擦写现有数据，存在安全隐患。gets_s()函数很安全，但是，如果并不希望程序中止或退出，就要知道如何编写特殊的“处理函数”。
另外，如果打算让程序继续运行，gets_s()会丢弃该输入行的其余字符，无论你是否需要。由此可见，当输入太长，超过数组可容纳的字符数时，fgets()函数最容易使用，而且可以选择不同的处理方式。
所以，当输入与预期不符时，gets_s()完全没有fgets()函数方便、灵活。也许这也是gets_s()只作为C库的可选扩展的原因之一。鉴于此，fgets()通常是处理类似情况的最佳选择。
3.s_gets()函数
如果 fgets()返回 NULL，说明读到文件结尾或出现读取错误，s_gets()函数跳过了这个过程。
如果字符串中出现换行符，就用空字符替换它；
如果字符串中出现空字符，就丢弃该输入行的其余字符，然后返回与fgets()相同的值。
输入行中多出来的字符会被留在缓冲区中，成为下一次读取语句的输入，所以要丢弃过长输入行中的余下字符。
例如，如果下一条读取语句要读取的是 double 类型的值，就可能导致程序崩溃。丢弃输入行余下的字符保证了读取语句与键盘输入同步。
我们设计的 s_gets()函数并不完美，它最严重的缺陷是遇到不合适的输入时毫无反应。它丢弃多余的字符时，既不通知程序也不告知用户。但是，用来替换前面程序示例中的gets()足够了。
11.2.4 scanf()函数
scanf()和gets()或fgets()的区别在于它们如何确定字符串的末尾：
scanf()更像是“获取单词”函数，而不是“获取字符串”函数；如果预留的存储
区装得下输入行，gets()和fgets()会读取第1个换行符之前所有的字符。
scanf()函数有两种方法确定输入结束。无论哪种方法，都从第1个非空白字符作为字符串的开始。如果使用%s转换说明，以下一个空白字符（空行、
空格、制表符或换行符）作为字符串的结束（字符串不包括空白字符）。如果指定了字段宽度，如%10s，那么scanf()将读取10 个字符或读到第1个空白字符停止（先满足的条件即是结束输入的条件）。
scanf()函数返回一个整数值，该值等于scanf()成功读取的项数或EOF（读到文件结尾时返回EOF）。
根据输入数据的性质，用fgets()读取从键盘输入的数据更合适。
例如， scanf()无法完整读取书名或歌曲名，除非这些名称是一个单词。
scanf()的典型用法是读取并转换混合数据类型为某种标准形式。
例如，如果输入行包含一种工具名、库存量和单价，就可以使用scanf()。否则可能要自己拼凑一个函数处理一些输入检查。
如果一次只输入一个单词，用scanf()也没问题。
scanf()和gets()类似，也存在一些潜在的缺点。
如果输入行的内容过长， scanf()也会导致数据溢出。不过，在%s转换说明中使用字段宽度可防止溢出。
浙公网安备 33010602011771号