Способы ввода вывода строк

Строки в языке C

Строка — это последовательность ASCII или UNICODE символов.

Строки в C, как и в большинстве языков программирования высокого уровня рассматриваются как отдельный тип, входящий в систему базовых типов языка. Так как язык C по своему происхождению является языком системного программирования, то строковый тип данных в C как таковой отсутствует, а в качестве строк в С используются обычные массивы символов.

Исторически сложилось два представления формата строк:

1. формат ANSI;
2. cтроки с завершающим нулем (используется в C).

Формат ANSI устанавливает, что значением первой позиции в строке является ее длина, а затем следуют сами символы строки. Например, представление строки «Моя строка!» будет следующим:

11 ‘М’ ‘о’ ‘я’ ‘ ‘ ‘с’ ‘т’ ‘р’ ‘о’ ‘к’ ‘а’ ‘!’
В строках с завершающим нулем, значащие символы строки указываются с первой позиции, а признаком завершения строки является значение ноль. Представление рассмотренной ранее строки в этом формате имеет вид:

‘М’ ‘о’ ‘я’ ‘ ‘ ‘с’ ‘т’ ‘р’ ‘о’ ‘к’ ‘а’ ‘!’ 0

Объявление строк в C

Строки реализуются посредством массивов символов. Поэтому объявление ASCII строки имеет следующий синтаксис:

char имя[длина];
Объявление строки в С имеет тот же синтаксис, что и объявление одномерного символьного массива. Длина строки должна представлять собой целочисленное значение (в стандарте C89 – константа, в стандарте C99 может быть выражением). Длина строки указывается с учетом одного символа на хранение завершающего нуля, поэтому максимальное количество значащих символов в строке на единицу меньше ее длины. Например, строка может содержать максимально двадцать символов, если объявлена следующим образом:
char str[21]; Инициализация строки в С осуществляется при ее объявлении, используя следующий синтаксис:
char str[длина] = строковый литерал;

Строковый литерал – строка ASCII символов заключенных в двойные кавычки. Примеры объявления строк с инициализацией:

char str1[20] = «Введите значение: «, str2[20] = «»;

const char message[] = «Сообщение об ошибке!»;

Работа со строками в С

Так как строки на языке С являются массивами символов, то к любому символу строки можно обратиться по его индексу. Для этого используется синтаксис обращения к элементу массива, поэтому первый символ в строке имеет индекс ноль. Например, в следующем фрагменте программы в строке str осуществляется замена всех символов ‘a’ на символы ‘A’ и наоборот.

Массивы строк в С

Объявление массивов строк в языке С также возможно. Для этого используются двумерные массивы символов, что имеет следующий синтаксис:
char имя[количество][длина];

Первым размером матрицы указывается количество строк в массиве, а вторым – максимальная (с учетом завершающего нуля) длина каждой строки. Например, объявление массива из пяти строк максимальной длиной 30 значащих символов будет иметь вид:

При объявлении массивов строк можно производить инициализацию:
char имя[количество][длина] = <строковый литерал №1, . строковый литерал №N>;

Число строковых литералов должно быть меньше или равно количеству строк в массиве. Если число строковых литералов меньше размера массива, то все остальные элементы инициализируются пустыми строками. Длина каждого строкового литерала должна быть строго меньше значения длины строки (для записи завершающего нуля).

При объявлении массивов строк с инициализацией допускается не указывать количество строк в квадратных скобках. В таком случае, количество строк в массиве будет определено автоматически по числу инициализирующих строковых литералов.
Например, массив из семи строк:

Функции для работы со строками в С

Все библиотечные функции, предназначенные для работы со строками, можно разделить на три группы:

1. ввод и вывод строк;
2. преобразование строк;
3. обработка строк.

Ввод и вывод строк в С

Для ввода и вывода строковой информации можно использовать функции форматированного ввода и вывода (printf и scanf). Для этого в строке формата при вводе или выводе строковой переменной необходимо указать спецификатор типа %s. Например, ввод и последующий вывод строковой переменной будет иметь вид:

char str[31] = «»;
printf(«Введите строку: «);
scanf(«%30s”,str);
printf(«Вы ввели: %s”,str);

Недостатком функции scanf при вводе строковых данных является то, что символами разделителями данной функции являются:

Поэтому, используя данную функцию невозможно ввести строку, содержащую несколько слов, разделенных пробелами или табуляциями. Например, если в предыдущей программе пользователь введет строку: «Сообщение из нескольких слов», то на экране будет выведено только «Сообщение».
Для ввода и вывода строк в библиотеке stdio.h содержатся специализированные функции gets и puts.

Функция gets предназначена для ввода строк и имеет следующий заголовок:
char * gets(char *buffer);

Между тем использовать функцию gets категорически не рекомендуется, ввиду того, что она не контролирует выход за границу строки, что может произвести к ошибкам. Вместо нее используется функция fgets с тремя параметрами:

char * fgets(char * buffer, int size, FILE * stream);

где buffer — строка для записи результата, size — максимальное количество байт, которое запишет функция fgets, stream — файловый объект для чтения данных, для чтения с клавиатуры нужно указать stdin. Эта функция читает символы со стандартного ввода, пока не считает n — 1 символ или символ конца строки, потом запишет считанные символы в строку и добавит нулевой символ. При этом функция fgets записывает в том символ конца строки в данную строку, что нужно учитывать.

Функция puts предназначена для вывода строк и имеет следующий заголовок:
int puts(const char *string);

Простейшая программа: ввод и вывод строки с использованием функций fgets и puts будет иметь вид:

Для считывания одного символа можно использовать функцию fgetc(FILE * stream) . Она считывает один символ и возвращает значение этого символа, преобразованное к типу int, если же считывание не удалось, то возвращается специальная константа EOF, равная -1. Функция возвращает значение -1 для того, чтобы можно было обрабатывать ситуацию конца файла, посимвольное чтение до конца файла можно реализовать следующим образом:

int c;
while ((c = fgetc(stdin)) != EOF) <
// Обработка символа
>

Для вывода одного символа можно использовать функцию int fputc(int c, FILE *stream); .

Помимо функций ввода и вывода в потоки в библиотеке stdio.h присутствуют функции форматированного ввода и вывода в строки. Функция форматированного ввода из строки имеет следующий заголовок:

int sscanf(const char * restrict buffer, const char * restrict string, [address] . );

Функции форматированного вывода в строку имеют следующие заголовки:

Преобразование строк

В С для преобразования строк, содержащих числа, в численные значения в библиотеке stdlib.h
предусмотрен следующий набор функций:
double atof(const char *string); // преобразование строки в число типа double
int atoi(const char *string); // преобразование строки в число типа int
long int atol(const char *string); // преобразование строки в число типа long int
long long int atoll(const char *string); // преобразование строки в число типа long long int

Корректное представление вещественного числа в текстовой строке должно удовлетворять формату:

После символов E, e указывается порядок числа. Корректное представление целого числа в текстовой строке должно удовлетворять формату:

Помимо приведенных выше функций в библиотеке stdlib.h доступны также следующие функции преобразования строк в вещественные числа:

Аналогичные функции присутствуют и для преобразования строк в целочисленные значения:

Функции обратного преобразования (численные значения в строки) в библиотеке stdlib.h присутствуют, но они не регламентированы стандартом, и рассматриваться не будут. Для преобразования численных значений в строковые наиболее удобно использовать функции sprintf и snprintf.

Обработка строк

В библиотеке string.h содержаться функции для различных действий над строками.
Функция вычисления длины строки:
size_t strlen(const char *string);

Функции копирования строк:

Функции сравнения строк:

Функции осуществляют сравнение строк по алфавиту и возвращают:

положительное значение – если string1 больше string2;
отрицательное значение – если string1 меньше string2;
нулевое значение – если string1 совпадает с string2;

Функции объединения (конкатенации) строк:

Функции поиска символа в строке:

Функция поиска строки в строке:
char * strstr(const char *str, const char *substr);

Функция поиска первого символа в строке из заданного набора символов:
size_t strcspn(const char *str, const char *charset);

Функции поиска первого символа в строке не принадлежащему заданному набору символов:
size_t strspn(const char *str, const char *charset);

Функции поиска первого символа в строке из заданного набора символов:
char * strpbrk(const char *str, const char *charset);

Функция поиска следующего литерала в строке:
char * strtok(char * restrict string, const char * restrict charset);

Источник

Ввод и вывод символьных строк в Си

Пожалуйста, приостановите работу AdBlock на этом сайте.

Итак, строки в языке Си. Для них не предусмотрено отдельного типа данных, как это сделано во многих других языках программирования. В языке Си строка – это массив символов. Чтобы обозначить конец строки, используется символ ‘\0’ , о котором мы говорили в прошлой части этого урока. На экране он никак не отображается, поэтому посмотреть на него не получится.

Создание и инициализация строки

Так как строка – это массив символов, то объявление и инициализация строки аналогичны подобным операциям с одномерными массивами.

Следующий код иллюстрирует различные способы инициализации строк.

Рис.1 Объявление и инициализация строк

В первой строке мы просто объявляем массив из десяти символов. Это даже не совсем строка, т.к. в ней отсутствует нуль-символ \0 , пока это просто набор символов.

Вторая строка. Простейший способ инициализации в лоб. Объявляем каждый символ по отдельности. Тут главное не забыть добавить нуль-символ \0 .

Третья строка – аналог второй строки. Обратите внимание на картинку. Т.к. символов в строке справа меньше, чем элементов в массиве, остальные элементы заполнятся \0 .

Четвёртая строка. Как видите, тут не задан размер. Программа его вычислит автоматически и создаст массив символов нужный длины. При этом последним будет вставлен нуль-символ \0 .

Как вывести строку

Дополним код выше до полноценной программы, которая будет выводить созданные строки на экран.

Рис.2 Различные способы вывода строки на экран

Как видите, есть несколько основных способов вывести строку на экран.

• использовать функцию printf со спецификатором %s
• использовать функцию puts
• использовать функцию fputs , указав в качестве второго параметра стандартный поток для вывода stdout .

Единственный нюанс у функций puts и fputs . Обратите внимание, что функция puts переносит вывод на следующую строку, а функция fputs не переносит.

Как видите, с выводом всё достаточно просто.

Ввод строк

С вводом строк всё немного сложнее, чем с выводом. Простейшим способом будет являться следующее:

Функция gets приостанавливает работу программы, читает строку символов, введенных с клавиатуры, и помещает в символьный массив, имя которого передаётся функции в качестве параметра.
Завершением работы функции gets будет являться символ, соответствующий клавише ввод и записываемый в строку как нулевой символ.
Заметили опасность? Если нет, то о ней вас любезно предупредит компилятор. Дело в том, что функция gets завершает работу только тогда, когда пользователь нажимает клавишу ввод. Это чревато тем, что мы можем выйти за рамки массива, в нашем случае — если введено более 20 символов.
К слову, ранее ошибки переполнения буфера считались самым распространенным типом уязвимости. Они встречаются и сейчас, но использовать их для взлома программ стало гораздо сложнее.

Итак, что мы имеем. У нас есть задача: записать строку в массив ограниченного размера. То есть, мы должны как-то контролировать количество символов, вводимых пользователем. И тут нам на помощь приходит функция fgets :

Функция fgets принимает на вход три аргумента: переменную для записи строки, размер записываемой строки и имя потока, откуда взять данные для записи в строку, в данном случае — stdin . Как вы уже знаете из 3 урока, stdin – это стандартный поток ввода данных, обычно связанный с клавиатурой. Совсем необязательно данные должны поступать именно из потока stdin , в дальнейшем эту функцию мы также будем использовать для чтения данных из файлов.

Если в ходе выполнения этой программы мы введем строку длиннее, чем 10 символов, в массив все равно будут записаны только 9 символов с начала и символ переноса строки, fgets «обрежет» строку под необходимую длину.

Обратите внимание, функция fgets считывает не 10 символов, а 9 ! Как мы помним, в строках последний символ зарезервирован для нуль-символа.

Давайте это проверим. Запустим программу из последнего листинга. И введём строку 1234567890 . На экран выведется строка 123456789 .

Рис.3 Пример работы функции fgets

Возникает вопрос. А куда делся десятый символ? А я отвечу. Он никуда не делся, он остался в потоке ввода. Выполните следующую программу.

Вот результат её работы.

Рис.4 Непустой буфер stdin

Поясню произошедшее. Мы вызвали функцию fgets . Она открыла поток ввода и дождалась пока мы введём данные. Мы ввели с клавиатуры 1234567890\n ( \n я обозначаю нажатие клавиша Enter ). Это отправилось в поток ввода stdin . Функция fgets , как и полагается, взяла из потока ввода первые 9 символов 123456789 , добавила к ним нуль-символ \0 и записала это в строку str . В потоке ввода осталось ещё 0\n .

Далее мы объявляем переменную h . Выводим её значение на экран. После чего вызываем функцию scanf . Тут-то ожидается, что мы можем что-то ввести, но т.к. в потоке ввода висит 0\n , то функция scanf воспринимает это как наш ввод, и записывается 0 в переменную h . Далее мы выводим её на экран.

Это, конечно, не совсем такое поведение, которое мы ожидаем. Чтобы справиться с этой проблемой, необходимо очистить буфер ввода после того, как мы считали из него строку, введённую пользователем. Для этого используется специальная функция fflush . У неё всего один параметр – поток, который нужно очистить.

Исправим последний пример так, чтобы его работа была предсказуемой.

Теперь программа будет работать так, как надо.

Рис.4 Сброс буфера stdin функцией fflush

Подводя итог, можно отметить два факта. Первый. На данный момент использование функции gets является небезопасным, поэтому рекомендуется везде использовать функцию fgets .

Второй. Не забывайте очищать буфер ввода, если используете функцию fgets .

На этом разговор о вводе строк закончен. Идём дальше.

Практика

Решите предложенные задачи:

Для удобства работы сразу переходите в полноэкранный режим

Исследовательские задачи для хакеров

1. Проверьте как ведет себя ваш компилятор в случае переполнения буфера.

Источник