魅力如C——表达与倾听的艺术

字符串常量、字符数组、const char*

在C中，并没有string类型，而是将字符串常量处理成以‘\0’结尾的字符数组，若要将字符串常量赋给左值，左值可为char型数组，也可为const char*的指针，但前者是将字符串传副本到字符数组中，后者则是将字符串传地址给指针。字符串常量属于静态存储类别，只会被储存一次，在整个程序的生命期内存在。另外，字符串常量存储于只读存储区中，不允许修改，小编写了个测试代码，从gcc的返回结果可知：

下面提下常用的字符串函数，这些函数的原型放在string.h头文件中。

int strlen(constchar* string)用于获取字符串的长度，返回的是字符的个数，但是不会包括’\0’结束符。

int strncmp(const char*str1, const char *str2, int size)：按照ascii码来进行比较，并由函数返回值进行判断，返回0表示字符串1等于字符串2，正数表示字符串1位于字符串2的后面，负数表示字符串1位于字符串2的前面。

char* strchr(const char*,int c)：从左往右寻找字符c。

稍微提下，大小写字母ascii码的关系是对应的大写字母与小写字母之间相差32，其中大写字母ascii码小于小写字母ascii码，也就是说大写字母在ascii码表中的排序位置在小写字母之前，下面是可打印字符的ascii表：

函数使用指向字符串首字符的指针来表示待处理的字符串，通常，对应的实际参数是数组名、指针变量或用双引号括起来的字符串，无论是哪种情况，传递的都是首字符的地址，一般而言，没必要传递字符串的长度，因为函数可以通过末尾的空字符确定字符串的结束。

字符串，无论是由字符数组、指针还是字符串常量标识，都储存为包含字符编码的一系列字节，并以空字符结尾。

Scanf与Printf

下面将介绍输入输出函数：

scanf(“格式控制字符串”, 地址表列)：格式字符串的一般形式为：%[*][输入数据宽度][长度]类型，一、其中若将*置于%与转换字符之间，会使得scanf跳过相应的输入项；二、输入数据宽度用于控制scanf读取数据的宽度，切要注意scanf没有精度控制，如scanf("%5.2f",&a);是非法的，不能企图用此语句读入小数为2位的实数。三、长度格式符为l和h，l表示输入长整型数据（如%ld）和双精度浮点数（如%lf）。h表示输入短整型数据。

四、常用的读取类型如下所示，如果格式控制串中有非格式字符(如逗号分隔符)则输入时也要输入该非格式字符，如果输入的数据与格式控制字符串中的类型不一致时，虽然编译能够通过，但结果或将不正确。

scanf()以Space、Enter、Tab结束一次输入，不会舍弃最后的回车符（即回车符会残留在缓冲区中），如果想用scanf读取字符串其实并不好，因为scanf()跳过空白开始读取第一个非空白字符，并保存非空白字符直到再次遇到空白，这意味着scanf只能读取不包含空白字符的字符串，实验示例如下，可见scanf不能读取内含space的字符串，scanf适合用于读取字符，而不是字符串。

scanf()在读取字符时也要留心，除了%c，其它类型都会自动跳过待输入值前面所有的空白，但是%c不会，其会读取空白字符，示例如下所示，小编输入的第一个字符是space空白符，但是%c下，scanf当其是有效字符读取进来，因此最后printf实际上是打印了一个空白。

scanf函数的返回值为成功读取的项数，如果没有读取到任何项，scanf便会返回0,可以使用scanf的返回值来检测和处理不匹配的输入。

空白字符(制表符、空格、换行符)在scanf处理输入时起着至关重要的作用，除了%c模式，scanf在读取输入时会跳过非空白字符前的所有空白字符，然后一直读取字符，直到遇到空白字符或与正在读取字符不匹配的字符。

另外，对缓冲区的理解和处理也很重要，强烈建议在下一次scanf读取前应先清空缓冲区中的残留数据，C语言里提供了函数用于清空缓冲区fflush(stdin)，下面只是提供了一个简单的示例，这告诫我们加强对缓冲区的理解和处理是很重要的，可以试试如果将fflush(stdin)去掉会发生怎样的情况。

printf(“格式控制字符串”, 输出表列):格式字符串的一般形式为：[标志][输出最小宽度][.精度][长度]类型。一、标志字符为 -、+、# 和空格四种，第一个是左对齐，第二个是显示符号，第三个是加进制前缀；二、用十进制整数来表示输出的最少位数。若实际位数多于定义的宽度，则按实际位数输出，若实际位数少于定义的宽度则补以空格或0。三、精度格式符以“.”开头，后跟十进制整数。意义是：如果输出数字，则表示小数的位数；如果输出的是字符，则表示输出字符的个数；若实际位数大于所定义的精度数，则截去超过的部分。四、长度格式符为h、l两种，h表示按短整型量输出，l表示按长整型量输出；五、类型就不说了，和上面scanf的类型是一致的。

类型可移植性也是个重要问题，如sizeof运算符以字节为单位返回类型或值的大小，其应该是某种形式的整数，但是标准只规定该值是无符号整数，在不同的实现中，其可以是unsigned int/unsigned long/unsigned long long，因此如果要用printf显示sizeof表达式，就可能使用不同的转换说明，而C提供了可移植性更好的类型，即是size_t，其是为了方便在系统之间移植而定义的，在32位机中，size_t实际为unsigned int，而在64位机中，size_t实际为unsigned long，其中，C中还定义了ptrdiff_t类型用来表示系统使用的两个地址之间的差值，该类型让小编颇为心动，居然可以得到两个地址之间的差值哦，那我岂不是只要记录下头指针和尾指针，就可以知道数据量了吗！在动态分配了一大块内存后，我们给该块内存填充数据，而很多时候我们希望得知数据量的大小，此时可以通过记录头指针和尾指针来计算获取数据量的大小，下面写了个测试代码：

gets与puts

gets()从标准输入stdin读取字符直到遇到换行符(‘\n’)为止,其读取整行输入，可接受回车键之前输入的所有字符(包含空格、制表符Tab)，直至遇到换行符，并用’\0’替代 ‘\n’，回车键不会留在输入缓冲区中。其形参为用于储存所读取字符串的内存地址。

puts()将缓冲区中的字符输出到标准输出stdout，直到遇到空字符（’\0’)为止,puts函数很容易使用，只需把字符串的地址作为参数传递给它即可。puts在显示字符串时会自动在其末尾添加一个换行符。因此，gets最好与puts一起搭配用，前者不读取且会丢弃换行符，而后者则会自动添加换行符，输出更美观规整。

gets使用前须定义字符数组用于储存所读取的字符串，作为实参传给gets。如果输入的字符个数大于定义的数组长度，则会引起危险。 因为gets不会判断缓存是否溢出，会把数组后面的内存覆盖。这就是危险的缓冲区溢出问题。因此，强烈建议永远不要使用gets与puts。

fgets与fputs

fgets(char* str, int n, FILE* fp)，此处，fp是文件指针，如果要从键盘读入数据，则以标准输入stdin作为参数；str是存放字符串的起始地址，n用于限定读入字符数。函数的功能是从文件流或标准输入流中读入n-1个字符放入以str为起始地址的内存空间内，如果在未满n-1个字符前，已读到一个换行符或一个EOF(文件结束标志)，则结束本次读取操作，但其会读取并保留换行符。

如果一切顺利，该函数返回的地址与传入的第一个参数相同，但是，如果在读入数据时出现某些错误或者读到文件结尾，其将返回空指针(null pointer)，该指针保证不会指向有效的数据，所以可用于标识这些特殊情况。

fputs(const char* str, FILE* fp)，此处fp是用于待写入的文件指针，如果要输出到屏幕上，则以标准输出stdout作为参数；str是存放待写入或待显示字符串的起始地址。注意，若fgets在未读取满n-1个字符前遇到换行符，会读取并保留换行符，而fputs不会在输出中添加换行符，因此，二者最好搭配在一起使用，通过加入限定读取数的形参int n有效防止了缓冲区溢出问题。

这里稍微提下空字符与空指针的差别，空字符‘\0’是用于标记C字符串末尾的字符，其对应字符编码为0，由于其它字符的编码不可能为0，所以不可能是字符串的一部分。空指针NULL有一个值，但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。空字符是一个字符，占一字节；而空指针是一个地址，通常占4字节。

流与缓冲区

K&R 在 C Programming language中提到流是这样定义的：流stream是与磁盘或其它外围设备关联数据的源或目的地。C提供了两种类型的流：二进制流(字节流)与文本流(字符流)，一开始小编也是懵的，渐渐小编认识到两种流本质上是一样的，只是面对不同的应用场景而加以区分。因为字节是计算机保存数据的最终形式，而字符是其它数据结构序列化后的表现形式，也是人可以阅读的形式，与外界的交互需要这些通用的格式。如果不关心数据的内容，只需要完整地传输原始数据时，考虑字节流即可；若关心传输字符和字符串时，就需要对字符流进行操作，stdio.h头文件里那一大坨输入输出函数就是干这个的。比如fgetc(FILE *stream)从文本流中读入一个字符。

缓冲区又称为缓存，它是内存空间的一部分。也就是说，在内存空间中预留了一定的存储空间，这些存储空间用来缓冲输入或输出的数据，这部分预留的空间就叫做缓冲区。比如我们从磁盘里取信息，我们先把读出的数据放在缓冲区，计算机再直接从缓冲区中取数据，等缓冲区的数据取完后再去磁盘中读取，这样就可以减少磁盘的读写次数，再加上计算机对缓冲区的操作大大快于对磁盘的操作，故应用缓冲区可大大提高计算机的运行速度。缓冲区就是一块内存区，它用在输入输出设备和CPU之间，用来缓存数据。它使得低速的输入输出设备和高速的CPU能够协调工作，避免低速的输入输出设备占用CPU，解放出CPU，使其能够高效率工作。

缓冲区分为三种类型：全缓冲、行缓冲和不带缓冲，大部分系统默认使用下列类型的缓存：标准出错是不带缓存的。如果是涉及终端设备的流，则它们是行缓存的；否则是全缓存的。全缓冲：当填满标准I/O缓存后才进行实际I/O操作。全缓冲的典型代表是对磁盘文件的读写。行缓冲：当在输入和输出中遇到换行符时，执行真正的I/O操作，典型代表是标准输入(stdin)和标准输出(stdout)。不带缓冲：也就是不进行缓冲，标准出错情况stderr是典型代表，这使得出错信息可以直接尽快地显示出来。