C primer plus（学习笔记）—— 第八章 字符输入/输出和输入验证

目录

8.1 单字符IO： getchar() 和 putchar()

8.2 缓冲区

8.3 结束键盘输入

8.3.1 文件、流和键盘输入

8.3.2 文件结尾

8.4 重定向和文件

8.4.1 UNIX、Linux和DOS重定向

1.重定向输入：

2.重定向输出

3. 组合重定向

8.5 创建更友好的用户界面

8.5.1 使用缓冲输入

8.5.2 混合数值和字符输入

8.6输入验证

8.6.2 输入流和数字

8.7 菜单浏览

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8.1 单字符IO： getchar() 和 putchar()

getchar()每次读入一个字符，putchar()每次输出一个字符。

getchar()和putchar()都不是真正的函数，它们被定义为供预处理器使用的宏

利用这两个函数，可以写出一个“复读机”。

/* echo */
#include<stdio.h>
int main(void)
{
	char ch;
	while ((ch = getchar()) != '#')  //当读入的字符不是'#' 就一直复读下去
		putchar(ch);
 
	return 0;
}

8.2 缓冲区

缓冲区（buffer）：缓冲区是一个临时存储区。输入的字符被储存在缓冲区，按下Enter时，程序才使用你输入的字符。

无缓冲（或直接）输入：有一些回显用户输入的字符后立即重复打印字符，这是无缓冲输入造成的原因

使用缓冲区可以把若干字符作为一个块进行传输，比逐个发送字符节约时间（为什么有缓冲区的原因）

但有些情况下，也需要无缓冲输入。（如游戏中，希望按下按键就执行指令）

缓冲分为两类：完全缓冲I/O和行缓冲I/O。

完全缓冲输入：缓冲区被填满时才刷新缓冲区（内容送到目的地），通常在文件输入中，

行缓冲I/O：在出现换行符时刷新缓冲区。键盘输入通常是行缓冲输入，按下Enter时刷新缓冲区。

（ 键盘输入通常是行缓冲输入）

8.3 结束键盘输入

8.3.1 文件、流和键盘输入

文件（file）：是存储器中存储信息的区域。文件一般保持在硬盘、U盘中。

C可以通过调用底层I/O或调用标准I/O来处理文件。

底层I/O:从较低层面上，C可以使用主机操作系统的基本文件工具直接处理文件,这些直接用操作系统的函数被称为底层I/O

较高层面上，C还可以通过标准I/O包来处理文件，这涉及创建用于处理文件的标准模型和一套标准的I/O函数，在这一层面上，具体的C实现负责处理不同系统的差异，以便用户使用统一的界面。

流（stream）：C语言处理的是流而不直接处理文件。流是一个实际输入或输出映射的理想化数据流。这意味着不同类型的输入可以用统一的流表示。 

于是，打开文件的过程就是将文件和流相关联，然后通过流进行读写文件。

8.3.2 文件结尾

在文件末尾放一个特殊的字符标记文件结尾
Ctrl+Z标记文件结尾
在C语言中，用getchar()读取文件结尾时返回一个特殊的值：EOF. （end of file），scan()函数检测到文件结尾时也会返回EOF（通常EOF被定义在stdio.h文件中）

可以使用下面的表达式：

while ( (ch == getchar()) != EOF)  来判断是否到达末尾。

借助上面这句，可以改进8.1中的复读机。

/* echo */
#include<stdio.h>
int main(void)
{
	int ch;
	while ((ch = getchar()) != EOF)
		putchar(ch);
 
	return 0;
}

操作系统使用的是另一种方法是存储文件大小的信息

8.4 重定向和文件

8.4.1 UNIX、Linux和DOS重定向

重定向输入 让程序使用文件而不是键盘来输入，

重定向输出 让程序输出至文件而不是屏幕。

1.重定向输入：

<符号是UNIX和DOS/windows的重定向运算符

编译我们上面的复读机程序（代码见8.3.2），得到一个.exe文件。（如果你用的是VS2017或类似的IDE，可以在运行代码后在相应工程文件夹的Debug文件夹里找到这个.exe文件）

（图：.exe 文件的位置)

运行CMD，（windows,cmd,回车）cd 路径 进入.exe文件所在文件夹，输入exe的文件名即可执行该程序。

如果想使用程序处理文本文件（text file），比如一个名为words的txt文件，可以使用如下命令：

echo_eof.c.exe < words.txt  

注1：echo_eof.c.exe 是我的.exe文件名，根据自己的.exe文件名替换。

注2：words.txt文件和.exe文件要放在同一个文件夹里。（或者加上绝对路径也行。注意路径\要写成\\）

2.重定向输出

>符号是第二个重定向运算符

用程序将键盘输入的内容发送到mywords.txt中：(和1.重定向输入类似，只是改变箭头方向)

echo_eof.exe> mywords.txt  

运行后执行程序，按下Ctrl+z程序结束后，会将输出的内容送到mywords.txt文件中。

3. 组合重定向

如果你希望制作一份mywords.txt的副本，并命名为savewords。只要使用下面命令：

echo_eof.c.exe < mywords.txt > savewords

或

echo_eof.c.exe > savewords < mywords.txt 

>>运算符 可以将数据添加到现有文件的末尾

| 运算符  可以将一个文件的输出 连接到另一个文件的输入。

8.5 创建更友好的用户界面

8.5.1 使用缓冲输入

缓冲输入要求用户按下Enter键发送输入，按下Enter时也产生了换行符，程序须考虑这个换行符。//这是很多人容易忽略的地方

8.5.2 混合数值和字符输入

假设程序用getchar()处理字符输入，scanf()处理数值输入。但是尽量不要混用这两个，因为getchar()读取每个字符，包括空格、制表符和换行符；而scanf()读取数字时会跳过空格、制表符和换行符。

8.6输入验证

实际应用中，用户可能会输入一些非法值，导致程序异常。 

编程时应该检测处理这个问题（非法输入）。

#define   _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
//checking.c --输入验证
#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>
//验证输入时一个整数
long get_long(void);
//验证范围的上下限是否有数
bool bad_limits(long begin, long end, long low, long high);
//计算a~b之间的整数平方和
double sum_squares(long a, long b);
int main(void)
{
	const long MIN = -1000000L;
	const long MAX = +1000000L;
	long start;
	long stop;
	double answer;
	printf("程序计算上下限之间的整数的平方和(输入两个0退出)\n");
	printf("lower limit: ");
	start = get_long();
	printf("upper limit: ");
	stop = get_long();
	while(start!=0 || stop!=0)
	{
		if (bad_limits(start, stop, MIN, MAX))
			printf("try again\n");
		else
		{
			answer = sum_squares(start, stop);
			printf("The sum of the squares of the integers ");
			printf("from %ld to %ld is %g\n", start, stop, answer);
		}
		printf("lower limit: ");
		start = get_long();
		printf("upper limit: ");
		stop = get_long();
	}
	printf("Done.\n");
 
	return 0;
}
long get_long(void)
{
	long input;
	char ch;
	while (scanf("%ld", &input) != 1)  //这里对输入进行了判断
	{
		while ((ch = getchar()) != '\n')
			putchar(ch);
		printf("非整数，请输入整数:");
	}
	return input;
}
double sum_squares(long a, long b)
{
	double total = 0;
	long i;
	for (i = a; i <= b; i++)
		total += (double)i* (double)i;
	return total;
}
bool bad_limits(long begin, long end, long low, long high)
{
	bool not_good = false;
	if (begin > end)
	{
		printf("%ld 比 %ld大.\n", begin, end);
		not_good = true;
	}
	if (begin < low || end < low)
	{
		printf("输入应该比%ld大\n", low);
		not_good = true;
	}
	if (begin > high || end> high)
	{
		printf("输入应该比%ld小\n", high);
		not_good = true;
	}
	return not_good;
}

程序要遵循模块化的编程思想，使用独立函数（模块）来验证输入和管理显示

8.6.2 输入流和数字

输入流由字符组成，但是scanf()可以把字符转成整数等类型。

输入由字符来组成，但是scanf()可以把输入转换成为整数或者浮点数值，使用转换说明（如%d或者%f）限制了可接受输入的字符类型，而getchar()和使用%c的scanf()接受所有的字符

8.7 菜单浏览

在图形化程序中，可以通过按钮来限制用户的操作，但是我们的命令行程序中，无法预知用户的行为。

例如在选择菜单选项时，用户可能会输入一些意外的选项。通常用一个while循环来处理输入。

另一个问题是，用户正常输入时由于按下Enter会产生一个多余的换行符，这会使程序认为用户进行非法输入，产生提示。

可以用类似下面这样的方法将多余的字符跳过。

注：get_first(void)函数将读取一行的第一个字符，然后跳过这一行。