5. Ввод вывод символьных данных.
Самый простой механизм ввода - чтение по одному символу из стандартного входного потока (с клавиатуры) с помощью функции getchar( ). Она имеет следующий прототип (т.е. описание заголовка):
int getchar(void);
Здесь определен тип единственного аргумента (void) и тип возвращаемого функцией значения (int).
Оператор вида:
#include<stdio.h>
char x;
х = getchar( );
присваивает переменной х очередной вводимый символ. Переменная х должна иметь символьный или целый тип.
Другая функция - putchar(х) выдает значение переменной x в стандартный выходной поток (на экран дисплея). Функция putchar( ) имеет прототип:
int putchar(int);
#include<stdio.h>
char x;
x='a';
putchar(x);
Объявления getchar( ) и putchar( ) сделаны в заголовочном файле stdio.h, содержащем описания заголовков библиотечных функций стандартного ввода/вывода. Чтобы библиотечные функции стали доступны программе, к ней необходимо подключить данный файл. Подключение осуществляется с
помощью директивы препроцессора
#include <stdio.h>
помещаемой в начало программы.
Заметим, что для функции getchar( ) после выбора символа необходимо нажать клавишу <Enter>. Иногда это создает определенные неудобства. Функции getch( ) и getche( ) устраняют их. Они имеют следующие прототипы:
int getch(void);
int getche(void);
Обе эти функции вводят символ сразу же после нажатия соответствующей клавиши (здесь не надо дополнительно нажимать клавишу <Enter>). Отличие между ними заключается в том, что getche( ) отображает вводимый символ на экране дисплея, а getch( ) - нет. Прототипы этих функций содержатся в файле conio.h (консольный ввод/вывод). Для их использования файл conio.h также следует подключить к программе с помощью директивы #include .
#include<conio.h>
Форматированнный ввод вывод символьных данных.
Функция printf( ) (прототип содержится в файле stdio.h) обеспечивает форматированный вывод. Ее можно записать в следующем формальном виде:
рrintf ("управляющая строка", аргумент _1, аргумент _2,...);
Управляющая строка содержит компоненты трех типов: обычные символы, ко-торыепросто копируются в стандартный выходной поток (выводятся на экран дисплея); спецификации преобразования, каждая из которых вызывает вывод на экран очередного аргумента из последующего списка; управляющиесимволь-ныеконстанты.
Каждая спецификация преобразования начинается со знака % и заканчивается некоторым символом, задающим преобразование. Между знаком % и символом преобразования могут встречаться другие знаки в соответствии со следующим форматом:
% [признаки] [ширина_поля] [точность] [F|N|h|l|L] c_n
Все параметры в квадратных скобках не являются обязательными.
На месте параметра c_n (символ преобразования) могут быть записаны:
с - значением аргумента является символ;
d или i - значением аргумента является десятичное целое число;
е - значением аргумента является вещественное десятичное число в экспоненциальной форме вида 1.23e+2;
Е - значением аргумента является вещественное десятичное число в экспоненциальной форме вида 1.23E+2;
f - значением аргумента является вещественное десятичное число с плавающей точкой;
g (или G) - используется, как е или f, и исключает вывод незначащих нулей;
о - значением аргумента является восьмеричное целое число;
s - значением аргумента является строка символов (символы строки выводятся до тех пор, пока не встретится символ конца строки или же не будет, выведено число символов, заданное точностью);
u - значением аргумента является беззнаковое целое число;
х - значением аргумента является шестнадцатеричное целое число с цифрами 0,..., 9, а, b, с, d, е, f;
X - значением аргумента является шестнадцатеричное целое число с цифрами 0,..., 9, А, В, С, О, Е, F;
р - значением аргумента является указатель;
n - применяется в операциях форматирования. Аргумент, соответствующий этому символу спецификации, должен быть указателем на целое. В него возвращается номер позиции строки (отображаемой на экране), в которой записана спецификация %n.
Необязательные параметры в спецификации преобразования:
признак минус (-) указывает, что преобразованный параметр должен быть выровнен влево в своем поле;
признак плюс (+) требует вывода результата со знаком;
строка цифр, задающая минимальный размер поля (ширина поля). Здесь может так же использоваться символ *, который тоже позволяет задать минимальную ширину поля и точность представления выводимого числа;
точка (.), отделяющая размер поля от последующей строки цифр;
строка цифр, задающая максимальное число выводимых символов, или же количество цифр, выводимых справа от десятичной точки в значениях типов float или double (точность);
символ F, определяющий указатель типа far;
символ N, определяющий указатель типа near;
символ h, определяющий аргумент типа short int (используется вместе с символами преобразования d, i, о, u, х, Х);
символ l, указывающий, что соответствующий аргумент имеет тип long (в случае символов преобразования d, i, о, u, х, X) или double (в случае символов преобразования е, Е, f, g, G);
символ L, указывающий, что соответствующий аргумент имеет тип long double (используется вместе с символами преобразований е, Е, f, g, G);
символ #, который может встречаться перед символами преобразования g, f, е и перед символом х. В первом случае всегда будет выводиться десятичная точка, а во втором - префикс 0x перед соответствующим шестнадцатеричным числом.
Если после знака % записан не символ преобразования, то он выводится на экран. Таким образом, строка %% приводит к выводу на экран знака %.
Функция printf( ) использует управляющую строку, чтобы определить, сколько всего аргументов и каковы их типы. Аргументами могут быть переменные, константы, выражения, вызовы функций; главное, чтобы их значения соответствовали заданной спецификации.
При наличии ошибок, например, в числе аргументов или типе преобразования, результаты будут неверными.
Среди управляющих символьных констант наиболее часто используются следующие:
\а - для кратковременной подачи звукового сигнала;
\b - для перевода курсора влево на одну позицию;
\f - для подачи формата;
\n - для перехода на новую строку;
\r - для возврата каретки;
\t - горизонтальная табуляция;
\v - вертикальная табуляция;
\\ - вывод символа \;
\' - вывод символа ' ;
\" - вывод символа ";
\? - вывод символа ?.
Например, в результате вызова функции:
printf("\tComputer\n%d\n", i);
сначала выполняется горизонтальная табуляция (\t), т.е. курсор сместится от края экрана, затем на экран будет выведено слово Computer, после этого курсор переместится в начало следующей строки (\n), затем будет выведено целое число i по формату %d (десятичное целое), и, окончательно, курсор перейдет в начало новой строки (\n).
Напечатать строку символов можно и так:
printf("Это строка символов");
Форматированный ввод символьных данных.
Функция scanf( ) (прототип содержится в файле stdio.h) обеспечивает форматированный ввод. Ее можно записать в следующем формальном виде:
scanf("управляющая строка", аргумент_1, аргумент_2,...);
Аргументы scanf( ) должны быть указателями на соответствующие значения. Для этого перед именем переменной записывается символ &.
Управляющая строка содержит спецификации преобразования и используется для установления количества и типов аргументов. В нее могут включаться: про-белы, символы табуляции и перехода на новую строку (все они игнорируются);
спецификации преобразования, состоящие из знака %, возможно, символа * (запрещение присваивания), возможно, числа, задающего максимальный размер поля, и самого символа преобразования;
обычные символы, кроме % (считается, что они должны совпадать с очередны-минеизвестными символами во входном потоке).
Рассмотрим символы преобразования функции scanf( ) (указываются после символа %):
с - на входе ожидается появление одиночного символа;
d или i - на входе ожидается десятичное целое число и аргумент является указателем на переменную типа int;
D или l - на входе ожидается десятичное целое число и аргумент является указателем на переменную типа long;
е или Е - на входе ожидается вещественное число с плавающей точкой;
f - на входе ожидается вещественное число с плавающей точкой;
g или G - на входе ожидается вещественное число с плавающей точкой;
о - на входе ожидается восьмеричное целое число и аргумент является указателем на переменную типа int;
О - на входе ожидается восьмеричное целое число и аргумент является указателем на переменную типа long;
s - на входе ожидается появление строки символов;
х - на входе ожидается шестнадцатеричное целое число и аргумент является указателем на переменную типа int;
Х - на входе ожидается шестнадцатеричное целое число и аргумент является указателем на переменную типа long;
р - на входе ожидается появление указателя в виде шестнадцатеричного числа;
n - применяется в операциях форматирования. Аргумент, соответствующий этому символу спецификации, должен быть указателем на целое. В него возвращается номер позиции (после ввода), в которой записана спецификация %n;
u - на входе ожидается беззнаковое целое число и аргумент является указателем на переменную типа unsigned int;
U - на входе ожидается беззнаковое целое число и аргумент является указателем на переменную типа unsigned long;
[ ] - сканирует входную строку для получения символов.
Перед некоторыми символами преобразования могут записываться следующие модификаторы:
F - изменяет указатель, заданный по умолчанию, на указатель типа far;
N - изменяет указатель, заданный по умолчанию, на указатель типа near;
h - преобразует аргумент к типу short int (может записываться перед символами d, i, о, u, х);
l - преобразует аргумент к типу long int (может записываться перед символами d, i, o, u, x);
L - преобразует аргумент к типу long double (может записываться перед символами е, f, g).
Ввести целое число (int a;), символ (char b;) и вещественное число (float t;) можно так:
scanf("%d", &a);
scanf("%c", &b);
scanf("%d%c%f",&a, &b, &t);
Специальные символы (табуляция, возврат каретки) записываются как escape-последовательности . Определены следующие такие последовательности (они начинаются с символа обратной косой черты):
новая строка \n
горизонтальная табуляция \t
забой \b
вертикальная табуляция \v
возврат каретки \r
прогон листа \f
звонок \a
обратная косая черта \\
вопрос \?
одиночная кавычка \'
двойная кавычка \"
escape-последовательность общего вида имеет форму \ooo, где ooo – от одной до трех восьмеричных цифр. Это число является кодом символа. Используя ASCII-код, мы можем написать следующие литералы:
\7 (звонок) \14 (новая строка)
\0 (null) \062 ('2')
Символьный литерал может иметь префикс L (например, L'a'), что означает специальный тип wchar_t – двухбайтовый символьный тип, который применяется для хранения символов национальных алфавитов, если они не могут быть представлены обычным типом char, как, например, китайские или японские буквы.
Строковый литерал – строка символов, заключенная в двойные кавычки. Такой литерал может занимать и несколько строк, в этом случае в конце строки ставится обратная косая черта. Специальные символы могут быть представлены своими escape-последовательностями. Вот примеры строковых литералов:
"" (пустая строка)
"a"
"\nCC\toptions\tfile.[cC]\n"
"a multi-line \
string literal signals its \
continuation with a backslash"
Фактически строковый литерал представляет собой массив символьных констант, где по соглашению языков С и С++ последним элементом всегда является специальный символ с кодом 0 (\0).
Литерал 'A' задает единственный символ А, а строковый литерал "А" – массив из двух элементов: 'А' и \0 (пустого символа).
Раз существует тип wchar_t, существуют и литералы этого типа, обозначаемые, как и в случае с отдельными символами, префиксом L:
L"a wide string literal"
Строковый литерал типа wchar_t – это массив символов того же типа, завершенный нулем.
Если в тесте программы идут подряд два или несколько строковых литералов (типа char или wchar_t), компилятор соединяет их в одну строку. Например, следующий текст
"two" "some"
породит массив из восьми символов – twosome и завершающий нулевой символ. Результат конкатенации строк разного типа не определен. Если написать:
// this is not a good idea
"two" L"some"
то на каком-то компьютере результатом будет некоторая осмысленная строка, а на другом может оказаться нечто совсем иное. Программы, использующие особенности реализации того или иного компилятора или операционной системы, являются непереносимыми. Мы крайне не рекомендуем пользоваться такими конструкциями.
Рассмотрим следующую программу:
#include <stdio.h>
int main()
{
int number;
char character;
printf( "Напечатайте символ и нажмитеEnter:\n");
scanf(“%c”,character);
number = character;
printf( "Вы ввели символ '",character);
printf( "'.\n");
printf( "В памяти компьютера он хранится в виде числа ");
printf(“%i”\n, number);
return0;
}
Программа выдает на экран следующие сообщения:
21
Напечатайте символ и нажмите Enter:
9
Вы ввели символ '9'.
В памяти компьютера он хранится в виде числа 57.
Программу 2.1 можно изменить так, чтобы она печатала всю таблицу сим-волов ASCII. Для этого придется применить "оператор цикла for".
Чтобы код символа вывести на экран в шестнадцатеричной форме, надо сначала послать на экран служебный символ-манипулятор. Программа для печати фрагмента таблицы ASCII (от 32-го символа (пробел) до 126-го (символ '~')), будет выглядеть так:
#include <iostream.h>
int main()
{
int number;
char character;
for (number = 32; number <= 126; number = number + 1 )
{
character = number;
printf( "Символ '" , character);
printf("' имеет код ");
printf(“dec “, number, " (дес.) или ");
printf” hex”, number, " (шестнд.).\n");
}
return 0;
}
Программа.
Программа напечатает на экране:
Символ ' ' имеет код 32 (дес.) или 20 (шестнд.).
Символ '!' имеет код 33 (дес.) или 21 (шестнд.).
...
...
Символ '}' имеет код 125 (дес.) или 7D (шестнд.).
Символ '~' имеет код 126 (дес.) или 7E (шестнд.).
При присваивании символьной переменной эти последовательности тоже должны быть заключены в апострофы. Например, мы могли бы написать оператор
nerf = ' \n ';
а затем вывести на печать переменную nerf; это приведет к продви жению на одну строку вперед на печатающем устройстве или на экране дисплея.
Первые пять управляющих последовательностей являются общепринятыми символами, предназначенными для управления работой печатающего устройства: символ "новая строка" вызывает пе реход к новой строке; символ "табуляция" сдвигает курсор или печатаюшую головку на некоторое фиксированное число позиций 5 или 8; символ "шаг назад" производит сдвиг назад на одну позицию; символ "возврат каретки" осуществляет возврат к началу строки; символ "подача бланка" вызывает протяжку бумаги на одну страницу. В последних трех управляющих последовательностях символы \, ', " можно считать символьными константами [поскольку они служат для определения символьных констант и непосредственно используются в операторе printf( ), применение их самих в качестве символов могло бы привести к ошибке]. Если вы хотите вывести на печать строку.
Заломните, " символ \ называется обратная косая черта".
оператор будет выглядеть так:
printf(" Запомните, \" символ \\ называется обратная косая черта. \" \n");
Здесь у вас могут возникнуть два вопроса. Во-первых, почему мы не заключили управляющие последовательности в апострофы? Во-вторых, в каких случаях необходимо использовать код ASCII и когда управляющие последовательности, которые мы только что обсуждали? (Мы надеемся, что у вас возникли как раз эти вопросы, ПОТОМУ что мы собираемся отвечать именно на них.)
1. Когда символ является частью строки символов, заключенной в кавычки, он входит туда без апострофов независимо от того, является ли он управляющим или нет. Заметим, что все остальные символы в нашем примере (3,а, п, о, м, н, и т. д.) тоже присутствуют в этой строке без кавычек. Строка символов, заключенная в кавычки, называется символьной строкой или цепочкой. Мы обсудим этот вопрос в следующей главе.
Если у вас есть возможность выбора одной из двух форм записи некоторой специальной управляющей последовательности, скажем '\f', или эквивалентного кода из таблицы кодов ASCII - '\016', то рекомендуем использовать '\f'. Во-первых, это более наглядно. Во-вторых, лучше согласуется с требованием переносимости программ, поскольку даже в том случае, когда в системе не используется код ASCII, обозначение '\f' будет продолжать "работать".