Язык программирования Си Брайан Керниган, Деннис Ритчи 3е издание Версия 1 Table of Contents
 Скачать 2.33 Mb.
|
|
Упражнение 7.1. Напишите программу, осуществляющую перевод ввода с верхнего регистра на нижний или с нижнего на верхний в зависимости от имени, по которому она вызывается и текст которого находится в argv[0] 7.2. Форматный вывод (printf) Функция printf переводит внутренние значения в текст. int printf(char *format, argr arg2, ...) В предыдущих главах мы использовали printf неформально. Здесь мы покажем наиболее типичные случаи применения этой функции; полное ее описание дано в приложении В. Функция printf преобразует, форматирует и печатает свои аргументы в стандартном выводе под управлением формата. Возвращает она количество напечатанных символов. Форматная строка содержит два вида объектов: обычные символы, которые впрямую копируются в выходной поток, и спецификации преобразования, каждая из которых вызывает преобразование и печать очередного аргумента printf . Любая спецификация преобразования начинается знаком % и заканчивается символом- спецификатором. Между % и символом-спецификатором могут быть расположены (в указанном ниже порядке) следующие элементы: Знак минус, предписывающий выравнивать преобразованный аргумент по левому краю поля. Число, специфицирующее минимальную ширину поля. Преобразованный аргумент будет занимать поле по крайней мере указанной ширины. При необходимости лишние позиции слева (или справа при левостороннем расположении) будут заполнены пробелами. Точка, отделяющая ширину поля от величины, устанавливающей точность. Число (точность), специфицирующее максимальное количество печатаемых символов в строке, или количество цифр после десятичной точки для чисел с плавающей запятой, или минимальное количество цифр для целого. Буква h , если печатаемое целое должно рассматриваться как short , или l (латинская буква ell), если целое должно рассматриваться как long Символы-спецификаторы перечислены в таблице 7.1. Если за % не помещен символ-спецификатор, поведение функции printf будет не определено. Ширину и точность можно специфицировать с помощью * ; значение ширины (или точности) в этом случае берется из следующего аргумента (который должен быть типа int ). Например, чтобы напечатать не более max символов из строки s , годится следующая запись: printf("%.*s", max, s); Большая часть форматных преобразований была продемонстрирована в предыдущих главах. Исключение составляет задание точности для строк. Далее приводится перечень спецификаций и показывается их влияние на печать строки "hello, world", состоящей из 12 символов. Поле специально обрамлено двоеточиями, чтобы была видна его протяженность. :%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 : Таблица 7.1. Основные преобразования printf Символ Тип аргумента; вид печати d , i int ; десятичное целое о int ; беззнаковое восьмеричное (octal) целое (без нуля слева) х , X unsigned int ; беззнаковое шестнадцатеричное целое (без 0х или 0Х слева), для 10...15 используются abcdef или ABCDEF u int ;беззнаковое десятичное целое c int ; одиночный символ s char * ; печатает символы, расположенные до знака \0 , или в количестве, заданном точностью f double ; [-+ m.dddddd, где количество цифр d задается точностью (по умолчанию равно 6) e , E double ; [-] m.dddddde+хх или [-] m.ddddddE±xx, где количество цифр d задается точностью (по умолчанию равно 6) g , G double ; использует %е или %Е , если порядок меньше, чем -4, или больше или равен точности; в противном случае использует %f . Завершающие нули и завершающая десятичная точка не печатаются p void * ; указатель (представление зависит от реализации) % Аргумент не преобразуется; печатается знак % Предостережение: функция printf использует свой первый аргумент, чтобы определить, сколько еще ожидается аргументов и какого они будут типа. Вы не получите правильного результата, если аргументов будет не хватать или они будут принадлежать не тому типу. Вы должны также понимать разницу в следующих двух обращениях: printf(s); /* НЕВЕРНО, если в s есть %, */ printf("%s", s); /* ВЕРНО всегда */ Функция sprintf выполняет те же преобразования, что и printf , но вывод запоминает в строке int sprintf(char *string, char *format, arg1, arg2, ...) Эта функция форматирует arg1, arg2 и т.д. в соответствии с информацией, заданной аргументом format , как мы описывали ранее, но результат помещает не в стандартный вывод, а в string . Заметим, что строка string должна быть достаточно большой, чтобы в ней поместился результат. Упражнение 7.2. Напишите программу, которая будет печатать разумным способом любой ввод. Как минимум она должна уметь печатать неграфические символы в восьмеричном или шестнадцатеричном виде (в форме, принятой на вашей машине), обрывая длинные текстовые строки. 7.3. Списки аргументов переменной длины Этот параграф содержит реализацию минимальной версии printf . Приводится она для того, чтобы показать, как надо писать функции со списками аргументов переменной длины, причем такие, которые были бы переносимы. Поскольку нас главным образом интересует обработка аргументов, функцию minprintf напишем таким образом, что она в основном будет работать с задающей формат строкой и аргументами; что же касается форматных преобразований, то они будут осуществляться с помощью стандартного printf Объявление стандартной функции printf выглядит так: int printf(char *fmt, ...) Многоточие в объявлении означает, что число и типы аргументов могут изменяться. Знак многоточие может стоять только в конце списка аргументов. Наша функция minprintf объявляется как void minprintf(char *fmt, ...) поскольку она не будет выдавать число символов, как это делает printf Вся сложность в том, каким образом minprintf будет продвигаться вдоль списка аргументов, — ведь у этого списка нет даже имени. Стандартный заголовочный файл содержит набор макроопределений, которые устанавливают, как шагать по списку аргументов. Наполнение этого заголовочного файла может изменяться от машины к машине, но представленный им интерфейс везде одинаков. Тип va_list служит для описания переменной, которая будет по очереди указывать на каждый из аргументов; в minprintf эта переменная имеет имя ap (от "argument pointer" — указатель на аргумент). Макрос va_start инициализирует переменную ap , чтобы она указывала на первый безымянный аргумент. К va_start нужно обратиться до первого использования ap . Среди аргументов по крайней мере один должен быть именованным; от последнего именованного аргумента этот макрос "отталкивается" при начальной установке. Макрос va_arg на каждом своем вызове выдает очередной аргумент, а ap передвигает на следующий; по имени типа он определяет тип возвращаемого значения и размер шага для выхода на следующий аргумент. Наконец, макрос va_end делает очистку всего, что необходимо. К va_end следует обратиться перед самым выходом из функции. Перечисленные средства образуют основу нашей упрощенной версии printf #include /* minprintf: минимальный printf с переменным числом аргумент */ void minprintf(char *fmt, ...) { va_list ар; /* указывает на очередной безымянный аргумент */ char *p, *sval; int ival; double dval; va_start(ap, fmt); /* устанавливает ар на 1-й безымянный аргумент */ for (p = fmt; *р; р++) { if (*p != '%') { putchar(*p); continue; } switch (*++р) { case 'd': ival = va_arg(ap, int); printf ("%d", ival); break; case 'f': dval = va_arg(ap, double); printf("%f", dval); break; case 's': for (sval = va_arg(ap, char *); *sval; sval++) putchar(*sval); break; default: putchar(*p); break; } } va_end(ap); /* очистка, когда все сделано */ } Упражнение 7.3. Дополните minprintf другими возможностями printf 7.4. Форматный ввод (scanf) Функция scanf , обеспечивающая ввод, является аналогом printf ; она выполняет многие из упоминавшихся преобразований, но в противоположном направлении. Ее объявление имеет следующий вид: int scanf(char *format, ...) Функция scanf читает символы из стандартного входного потока, интерпретирует их согласно спецификациям строки format и рассылает результаты в свои остальные аргументы. Аргумент-формат мы опишем позже; другие аргументы, каждый из которых должен быть указателем, определяют, где будут запоминаться должным образом преобразованные данные. Как и для printf , в этом параграфе дается сводка наиболее полезных, но отнюдь не вдех возможностей данной функции. Функция scanf прекращает работу, когда оказывается, что исчерпался формат или вводимая величина не соответствует управляющей спецификации. В качестве результата scanf возвращает количество успешно введенных элементов данных. По исчерпании файла она выдает EOF . Существенно то, что значение EOF не равно нулю, поскольку нуль scanf выдает, когда вводимый символ не соответствует первой спецификации форматной строки. Каждое очередное обращение к scanf продолжает ввод с символа, следующего сразу за последним обработанным. Существует также функция sscanf , которая читает из строки (а не из стандартного ввода). int sscanf(char *string, char *format, arg1, arg2, ...) Функция sscanf просматривает строку string согласно формату format и рассылает полученные значения в arg1, arg2 и т. д. Последние должны быть указателями. Формат обычно содержит спецификации, которые используются для управления преобразованиями ввода. В него могут входить следующие элементы: Пробелы или табуляции, которые игнорируются. Обычные символы (исключая % ), которые, как ожидается, совпадут с очередными символами, отличными от символов-разделителей входного потока. Спецификации преобразования, каждая из которых начинается со знака % и завершается символом- спецификатором типа преобразования. В промежутке между этими двумя символами в любой спецификации могут располагаться, причем в том порядке, как они здесь указаны: знак * (признак подавления присваивания); число, определяющее ширину поля; буква h , l или L , указывающая на размер получаемого значения; и символ преобразования ( о , d , x ). Спецификация преобразования управляет преобразованием следующего вводимого поля. Обычно результат помещается в переменную, на которую указывает соответствующий аргумент. Однако если в спецификации преобразования присутствует * , то поле ввода пропускается и никакое присваивание не выполняется. Поле ввода определяется как строка без символов-разделителей; оно простирается до следующего символа- разделителя или же ограничено шириной поля, если она задана. Поскольку символ новой строки относится к символам-разделителям, то scanf при чтении будет переходить с одной строки на другую. (Символами- разделителями являются символы пробела, табуляции, новой строки, возврата каретки, вертикальной табуляции и перевода страницы.) Символ-спецификатор указывает, каким образом следует интерпретировать очередное поле ввода. Соответствующий аргумент должен быть указателем, как того требует механизм передачи параметров по значению, принятый в Си. Символы-спецификаторы приведены в таблице 7.2. Перед символами-спецификаторами d , l , о , u и x может стоять буква h , указывающая на то, что соответствующий аргумент должен иметь тип short * (а не int * ), или l (латинская ell), указывающая на тип long * . Аналогично, перед символами-спецификаторами е , f и g может стоять буква l , указывающая, что тип аргумента — double * (а не float * ). Таблица 7.2. Основные преобразования scanf Символ Вводимые данные; тип аргумента d десятичное целое; int * i целое; int * . Целое может быть восьмеричны (с 0 слева) или шестнадцатеричным (с 0x или 0X слева) o восьмеричное целое (с нулем слева или без него); int * u беззнаковое десятичное целое; unsigned int * x шестнадцатеричное целое (с Ох или ОХ слева или без них); int * c символы; char * . Следующие символы ввода (по умолчанию один) размещаются в указанном месте. Обычный пропуск символов-разделителей подавляется; чтобы прочесть очередной символ, отличный от символа-разделителя, используйте %1s s строка символов (без обрамляющих кавычек); char * , указывающая на массив символов, достаточный для строки и завершающего символа '\0' , который будет добавлен e , f , g число с плавающей точкой, возможно, со знаком; обязательно присутствие либо десятичной точки, либо экспоненциальной части, а возможно, и обеих вместе; float * % сам знак % , никакое присваивание не выполняется Чтобы построить первый пример, обратимся к программе калькулятора из главы 4, в которой организуем ввод с помощью функции scanf : #include { double sum, v; sum = 0; while (scanf ("%lf", &v) == 1) printf("\t%.2f\n", sum += v); return 0; } Предположим, что нам нужно прочитать строки ввода, содержащие данные вида 25 дек 1988 Обращение к scanf выглядит следующим образом: int day, year; /* день, год */ char monthname[20]; /* название месяца */ scanf ("%d %s %d", &day, monthname, &year); Знак & перед monthname не нужен, так как имя массива есть указатель. В строке формата могут присутствовать символы, не участвующие ни в одной из спецификаций; это значит, что эти символы должны появиться на вводе. Так, мы могли бы читать даты вида mm/dd/yy с помощью следующего обращения к scanf : int day, month, year; /* день, месяц, год */ scanf("%d/%d/%d", &day, &month, &year); В своем формате функция scanf игнорирует пробелы и табуляции. Кроме того, при поиске следующей порции ввода она пропускает во входном потоке все символы-разделители (пробелы, табуляции, новые строки и т. д.). Воспринимать входной поток, не имеющий фиксированного формата, часто оказывается удобнее, если вводить всю строку целиком и для каждого отдельного случая подбирать подходящий вариант sscanf . Предположим, например, что нам нужно читать строки с датами, записанными в любой из приведенных выше форм. Тогда мы могли бы написать: while (getline(line, sizeof(line)) > 0) { if (sscanf(line, "%d %s %d", &day, monthname, &year) == 3) printf("верно: %s\n", line); /* в виде 25 дек 1988 */ else if (sscanf(line, "%d/%d/%d", &month, &day, &year) == 3) printf("верно: %s\n", line); /* в виде mm/dd/yy */ else printf("неверно: %s\n", line); /* неверная форма даты */ } Обращения к scanf могут перемежаться с вызовами других функций ввода. Любая функция ввода, вызванная после scanf , продолжит чтение с первого еще непрочитанного символа. В завершение еще раз напомним, что аргументы функций scanf и sscanf должны быть указателями. Одна из самых распространенных ошибок состоит в том, что вместо того, чтобы написать scanf("%d", &n); пишут scanf("%d", n); Компилятор о подобной ошибке ничего не сообщает. Упражнение 7.4. Напишите свою версию scanf по аналогии с minprintf из предыдущего параграфа. Упражнение 7.5. Перепишите основанную на постфиксной записи программу калькулятора из главы 4 таким образом, чтобы для ввода и преобразования чисел она использовала scanf и/или sscanf 7.5. Доступ к файлам Во всех предыдущих примерах мы имели дело со стандартным вводом и стандартным выводом, которые для программы автоматически предопределены операционной системой конкретной машины. Следующий шаг — научиться писать программы, которые имели бы доступ к файлам, заранее не подсоединенным к программам. Одна из программ, в которой возникает такая необходимость, — это программа cat , объединяющая несколько именованных файлов и направляющая результат в стандартный вывод. Функция cat часто применяется для выдачи файлов на экран, а также как универсальный "коллектор" файловой информации для тех программ, которые не имеют возможности обратиться к файлу по имени. Например, команда cat x.c y.c направит в стандартный вывод содержимое файлов x.c и y.c (и ничего более). Возникает вопрос: что надо сделать, чтобы именованные файлы можно было читать; иначе говоря, как связать внешние имена, придуманные пользователем, с инструкциями чтения данных? На этот счет имеются простые правила. Для того чтобы можно было читать из файла или писать в файл, он должен быть предварительно открыт с помощью библиотечной функции fopen . Функция fopen получает внешнее имя типа x.c или y.c , после чего осуществляет некоторые организационные действия и "переговоры" с операционной системой (технические детали которых здесь не рассматриваются) и возвращает указатель, используемый в дальнейшем для доступа к файлу. Этот указатель, называемый указателем файла, ссылается на структуру, содержащую информацию о файле (адрес буфера, положение текущего символа в буфере, открыт файл на чтение или на запись, были ли ошибки при работе с файлом и не встретился ли конец файла). Пользователю не нужно знать подробности, поскольку определения, полученные из , включают описание такой структуры, называемой FILE Единственное, что требуется для определения указателя файла, — это задать описания такого, например, вида: FILE *fp; FILE *fopen(char *name, char *mode); Это говорит, что fp есть указатель на FILE , a fopen возвращает указатель на FILE . Заметим, что FILE — это имя типа, наподобие int , а не тег структуры. Оно определено с помощью typedef . (Детали того, как можно реализовать fopen в системе UNIX, приводятся в параграфе 8.5.) Обращение к fopen в программе может выглядеть следующим образом: fp = fopen(name, mode); Первый аргумент — строка, содержащая имя файла. Второй аргумент несет информацию о режиме. Это тоже строка: в ней указывается, каким образом пользователь намерен применять файл. Возможны следующие режимы: чтение (read — "r" ), запись (write — "w" ) и добавление (append — "а" ), т. е. запись информации в конец уже существующего файла. В некоторых системах различаются текстовые и бинарные файлы; в случае последних в строку режима необходимо добавить букву "b" (binary — бинарный). Тот факт, что некий файл, которого раньше не было, открывается на запись или добавление, означает, что он создается (если такая процедура физически возможна). Открытие уже существующего файла на запись приводит к выбрасыванию его старого содержимого, в то время как при открытии файла на добавление его старое содержимое сохраняется. Попытка читать несуществующий файл является ошибкой. Могут иметь место и другие ошибки; например, ошибкой считается попытка чтения файла, который по статусу запрещено читать. При наличии любой ошибки fopen возвращает NULL . (Возможна более точная идентификация ошибки; детальная информация по этому поводу приводится в конце параграфа 1 приложения В.) Следующее, что нам необходимо знать, — это как читать из файла или писать в файл, коль скоро он открыт. Существует несколько способов сделать это, из которых самый простой состоит в том, чтобы воспользоваться функциями getc и putc . Функция getc возвращает следующий символ из файла; ей необходимо сообщить указатель файла, чтобы она знала, откуда брать символ. int getc(FILE *fp) Функция getc возвращает следующий символ из потока, на который указывает *fp ; в случае исчерпания файла или ошибки она возвращает EOF Функция putc пишет символ c в файл fp int putc(int с, FILE *fp) и возвращает записанный символ или EOF в случае ошибки. Аналогично getchar и putchar , реализация getc и putc может быть выполнена в виде макросов, а не функций. При запуске Си-программы операционная система всегда открывает три файла и обеспечивает три файловые ссылки на них. Этими файлами являются: стандартный ввод, стандартный вывод и стандартный файл ошибок; соответствующие им указатели называются stdin , stdout и stderr ; они описаны в . Обычно stdin соотнесен с клавиатурой, a stdout и stderr — с экраном. Однако stdin и stdout можно связать с файлами или, используя конвейерный механизм, соединить напрямую с другими программами, как это описывалось в параграфе 7.1. С помощью getc , putc , stdin и stdout функции getchar и putchar теперь можно определить следующим образом: #define getchar() getc(stdin) #define putchar(c) putc((c), stdout) Форматный ввод-вывод файлов можно построить на функциях fscanf и fprintf . Они идентичны scanf и printf с той лишь разницей, что первым их аргументом является указатель на файл, для которого осуществляется ввод-вывод, формат же указывается вторым аргументом. int fscanf(FILE *fp, char *format, ...) int fprintf(FILE *fp, char *format, ...) Вот теперь мы располагаем теми сведениями, которые достаточны для написания программы cat , предназначенной для конкатенации (последовательного соединения) файлов. Предлагаемая версия функции cat , как оказалось, удобна для многих программ. Если в командной строке присутствуют аргументы, они рассматриваются как имена последовательно обрабатываемых файлов. Если аргументов нет, то обработке подвергается стандартный ввод. #include /* cat: конкатенация файлов, версия 1 */ main(int argc, char *argv[]) { FILE *fp; void filecopy(FILE *, FILE *); if (argc == 1) /* нет аргументов; копируется стандартный ввод */ filecopy(stdin, stdout); else while (--argc > 0) if ((fp = fopen(*++argv, "r")) == NULL) { printf("cat: не могу открыть файл %s\n", *argv); return 1; } else { filecopy(fp, stdout); fclose(fp); } return 0; } /* filecopy: копирует файл ifp в файл ofp */ void filecopy(FILE *ifp, FILE *ofp) { int c; while ((c = getc(ifp)) != EOF) putc(c, ofp); } Файловые указатели stdin и stdout представляют собой объекты типа FILE* . Это константы, а не переменные, следовательно, им нельзя ничего присваивать. Функция int fclose(FILE *fp) — обратная по отношению к fopen ; она разрывает связь между файловым указателем и внешним именем (которая раньше была установлена с помощью fopen ), освобождая тем самым этот указатель для других файлов. Так как в большинстве операционных систем количество одновременно открытых одной программой файлов ограничено, то файловые указатели, если они больше не нужны, лучше освобождать, как это и делается в программе cat . Есть еще одна причина применить fclose к файлу вывода, это необходимость "опорожнить" буфер, в котором putc накопила предназначенные для вывода данные. При нормальном завершении работы программы для каждого открытого файла fclose вызывается автоматически. (Вы можете закрыть stdin и stdout , если они вам не нужны. Воспользовавшись библиотечной функцией freopen , их можно восстановить.) |