6、C语言：输入与输出

标准输入输出

getchar&putchar函数

使用输入/输出库函数的每个源程序文件必须包含：

#include
int getchar(void);  //从标准输入中（一般为键盘）一次读取一个字符
int putchar(int);   //用于输出数据。putchar(c)将字符c送至标准输出上
printf();

许多程序只从一个输入流中读取数据，并且只向一个输出流中输出数据。对于这样的程序，只需要使用函数getchar、putchar和printf实现输入/输出即可。

• 格式化输出——printf函数

int printf(char *format, arg1, arg2, ...)

函数printf在输出格式format的控制下，将其参数进行转换与格式化，并在标准输出设备上打印出来。它的返回值为打印的字符数。

printf函数

普通字符和转换说明。
普通字符将原样不动地复制到输出流中，而转换说明都由一个百分字符（既%）开始，并以一个转换字符结束。在字符%和转换字符中间可能依次包含下列组成部分：

• 负号，用于指定被转换的参数按照左对齐的形式输出。
• 数，用于指定最小字段宽度。转换后的参数将打印不小于最小字段宽度的字段。如果有必要，字段左边（如果使用左对齐的方式，则为右边）多余的字符位置用空格填充以保证最小字段宽。
• 小数点，用于将字段宽度和精度分开。
• 数，用于指定精度，即指定字符串中要打印的最大字符数、浮点数小数点后的位数、整型最少输出的数字数目。
• 字母h或l，字母h表示不将整数作为short类型打印，字母l表示将整数作为long类型打印。
  
  示例：
  在转换说明中，宽度或精度可以用星号*表示，这时，宽度或精度的值通过转换下一参数（必须为int类型）来计算。

printf("%.*s", max, s);  //为了从字符串s中打印最多max个字符。

在打印字符串"hello, world"（12 个字符）时根据不同的转换说明产生的不同结果：

:%s:       :hello, world:
:%10s:     :hello, world:
:%.10s:    :hello, wor:
:%-10s:    :hello, world:
:%.15s:    :hello, world:
:%-15s:    :hello, world   :
:%15.10s:  :     hello, wor:
:%-15.10s: :hello, wor    :

sprintf函数

函数sprintf执行的转换和函数printf相同，但它将输出保存到一个字符串中：

int sprintf(char *string, char *format, arg1, arg2, ...);   //string需要足够大

格式化输入——scanf函数

输入函数 scanf 对应于输出函数printf，它在与后者相反的方向上提供同样的转换功能。

int scanf(char *format, ...)

还有一个输入函数sscanf，它用于从一个字符串（而不是标准输入）中读取字符序列：

int sscanf(char *string, char *format, arg1, arg2, ...)

格式串通常都包含转换说明，用于控制输入的转换。格式串可能包含下列部分：

• 空格或制表符，在处理过程中将被忽略。
• 普通字符（不包括%），用于匹配输入流中下一个非空白符字符。
• 转换说明，依次由一个%、一个可选的赋值禁止字符*、一个可选的数值（指定最大字段宽度）、一个可选的h、l 或L 字符（指定目标对象的宽度）以及一个转换字符组成。

文件访问

FILE *fp;
FILE *fopen(char *name, char *mode);
fp = fopen(name, mode);

fopen用文件外部名与操作系统进行某些必要的连接和通信（我们不必关心这些细节），并返回一个随后可以用于文件读写操作的指针。该指针称为文件指针，它指向一个包含文件信息的结构，这些信息包括：缓冲区的位置、缓冲区中当前字符的位置、文件的读或写状态、是否出错或是否已经到达文件结尾等等。用户不必关心这些细节，因为中已经定义了一个包含这些信息的结构FILE。

fopen 的第一个参数是一个字符串，它包含文件名。第二个参数是访问模式，也是一个字符串，用于指定文件的使用方式。允许的模式包括：读（“r”）、写（“w”）及追加（“a”）。某些系统还区分文本文件和二进制文件，对后者的访问需要在模式字符串中增加字符“b”。
如果打开一个不存在的文件用于写或追加，该文件将被创建（如果可能的话）。当以写方式打开一个已存在的文件时，该文件原来的内容将被覆盖。但是，如果以追加方式打开一个文件，则该文件原来的内容将保留不变。读一个不存在的文件会导致错误，其它一些操作也可能导致错误，比如试图读取一个无读取权限的文件。如果发生错误，fopen将返回NULL。

文件读写

int getc(FILE *fp)   //getc 函数返回fp 指向的输入流中的下一个字符
int putc(int c, FILE *fp)    //该函数将字符c写入到fp指向的文件中，并返回写入的字符。

启动一个C 语言程序时，操作系统环境负责打开3 个文件，并将这3 个文件的指针提供给该程序。这3 个文件分别是标准输入、标准输出和标准错误，相应的文件指针分别为stdin、stdout 和stderr，它们在中声明。

• 文件的格式化输入或输出

int fscanf(FILE *fp, char *format, ...)
int fprintf(FILE *fp, char *format, ...)

• 文件关闭

int fclose(FILE *fp)

执行和fopen 相反的操作，它断开由fopen 函数建立的文件指针和外部名之间的连接，并释放文件指针以供其它文件使用。

错误处理：stderr和exit

将其出错信息写到标准错误文件上。

1. 另一个输出流以与stdin和stdout相同的方式分派给程序，即stderr。即使对标准输出进行了重定向，写到stderr中的输出通常也会显示在屏幕上。
2. exit，当该函数被调用时，它将终止调用程序的执行。任何调用该程序的进程都可以获取exit的参数值，因此，可通过另一个将该程序作为子进程的程序来测试该程序的执行是否成功。按照惯例，返回值0 表示一切正常，而非0 返回值通常表示出现了异常情况。exit为每个已打开的输出文件调用fclose函数，以将缓冲区中的所有输出写到相应的文件中。

int ferror(FILE *fp)   //如果流fp中出现错误，则函数ferror返回一个非0 值。
int feof(FILE *fp)  //如果指定的文件到达文件结尾，它将返回一个非0 值。

行输入和行输出

char *fgets(char *line, int maxline, FILE *fp)

fgets 函数从fp 指向的文件中读取下一个输入行（包括换行符），并将它存放在字符数组line中，它最多可读取maxline-1个字符。读取的行将以’\0’结尾保存到数组中。

int fputs(char *line, FILE *fp)

输出函数 fputs将一个字符串（不需要包含换行符）写入到一个文件中。如果发生错误，该函数将返回EOF，否则返回一个非负值。

常用函数

字符串操作函数

头文件
在下面的各个函数中，s与t为char *类型，c与n为int类型。

strcat(s, t)        //将t指向的字符串连接到s指向的字符串的末尾
strncat(s, t, n)    //将 t指向的字符串中前n个字符连接到s指向的字符串的末尾
strcmp(s, t)        //根据s 指向的字符串小于（st）t指向的字符串的不同情况，分别返回负整数、0或正整数
strncmp(s, t, n)    //同 strcmp相同，但只在前n个字符中比较
strcpy(s, t)        //将t指向的字符串复制到s指向的位置
strncpy(s, t, n)    //将 t指向的字符串中前n个字符复制到s指向的位置
strlen(s)           //返回s指向的字符串的长度
strchr(s, c)        //在s指向的字符串中查找c，若找到，则返回指向它第一次出现的位置的指针，否则返回NULL
strrchr(s, c)       //在s指向的字符串中查找c，若找到，则返回指向它最后一次出现的位置的指针，否则返回NULL

字符类别测试和转换函数

头文件中定义了一些用于字符测试和转换的函数。
c 是一个可表示为unsigned char类型或EOF的int 对象。该函数的返回值类型为int。

isalpha(c) //若c是字母，则返回一个非0 值，否则返回0
isupper(c) //若c是大写字母，则返回一个非0值，否则返回0
islower(c) //若c是小写字母，则返回一个非0值，否则返回0
isdigit(c) //若c是数字，则返回一个非0 值，否则返回0
isalnum(c) //若isalpha(c)或isdigit(c)，则返回一个非0值，否则返回0
isspace(c) //若c是空格、横向制表符、换行符、回车符，换页符或纵向制表符，则返回一个非0 值
toupper(c) //返回c的大写形式
tolower(c) //返回c的小写形式

存储管理函数

函数 malloc和calloc用于动态地分配存储块。

void *malloc(size_t n)  //当分配成功时，它返回一个指针，设指针指向n 字节长度的未初始化的存储空间，否则返回NULL。
void *calloc(size_t n, size_t size)   //当分配成功时，它返回一个指针，该指针指向的空闲空间足以容纳由n 个指定长度的对象组成的数组，否则返回NULL。

• 释放指针空间

free(p)

free§函数释放p 指向的存储空间，其中，p 是此前通过调用malloc 或calloc 函数得到的指针。存储空间的释放顺序没有什么限制，但是，如果释放一个不是通过调用malloc或calloc函数得到的指针所指向的存储空间，将是一个很严重的错误。

数学函数

头文件中声明了20 多个数学函数。
每个函数带有一个或两个double类型的参数，并返回一个double类型的值。

sin(x)         //x 的正弦函数，其中x 用弧度表示
cos(x)         // x 的余弦函数，其中x 用弧度表示
atan2(y, x)    // y/x 的反正切函数，其中，x 和y用弧度表示
exp(x)         //指数函数ex
log(x)         // x 的自然对数（以e为底），其中，x>0
log10(x)       //x 的常用对数（以10为底），其中，x>0
pow(x, y)      // 计算xy的值
sqrt(x)        //x 的平方根（x≥0）
fabs(x)        // x 的绝对值

随机数发生器函数

函数 rand()生成介于0 和RAND_MAX之间的伪随机整数序列。其中RAND_MAX是在头文件中定义的符号常量。
下面是一种生成大于等于0 但小于1 的随机浮点数的方法：

#define frand() ((double) rand() / (RAND_MAX+1.0))

如果所用的函数库中已经提供了一个生成浮点随机数的函数，那么它可能比上面这个函数具有更好的统计学特性。

函数 srand(unsigned)设置rand 函数的种子数。

其他

1. ungetc函数

int ungetc(int c, FILE *fp)

该函数将字符c写回到文件fp中。如果执行成功，则返回c，否则返回EOF。

2. 命令执行函数
   函数 system(char* s)执行包含在字符申s 中的命令，然后继续执行当前程序。

system("date");