第五字符串和格式化输入/输出

向右看齐 2023-06-26 12:09 21阅读 0赞

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**目录**

1、前导程序

2、字符串简介

3 常量和C预处理器

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这篇介绍下列内容：

函数:strlen()  
关键字:const  
字符串  
如何创建、存储字符串 如何使用strlen()函数获取字符串的长度，用C预处理器指令\#define和ANSIC的const修饰符创建符号常量。

本篇重点介绍输入和输出。与程序交互和使用字符串可以编写个性化的 程序，本章将详细介绍C语言的两个输入/输出函数:printf()和scanf()。学会 使用这两个函数，不仅能与用户交互，还可根据个人喜好和任务要求格式化 输出。最后，简要介绍一个重要的工具——C预处理器指令，并学习如何定 义、使用符号常量。

### 1、前导程序 ###

//  这次是用xcode编译，所以代码书写风格有点差异，但是运行结果是一样的
    //  main.c
    //  day05
    //  function：演示与用户交互
    //  Created by 陈文坚 on 2019/12/31.
    //  Copyright © 2019 陈文坚. All rights reserved.
    //a
    
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>   // 提供strlen()函数的原型
    #define PRICE 25.5    // 书本价格
    int main(void)
    {
        float sum;
        int num,size,letters;
        char name[40];    // name是一个可容纳40个字符的数组
        printf("你的名字是什么?\n");
        scanf("%s", name);          //在控制台输入你的名字，英文/拼音
        printf("%s, 你打算买几本书?\n", name);
        scanf("%d", &num);          //输入书本的数量
        size = sizeof name;
        letters = strlen(name);
        sum = num * PRICE;
        printf(" %s, 你购买书的总价是：%2.2f 元.\n", name, sum);
        printf("而且你名字的长度是： %d ,\n", letters);
        printf("并且它占用的空间是 %d（字节）.\n", size);
        return 0;
    }

运行程序，得到的结果如下：

你的名字是什么?
    
    chen
    
    chen, 你打算买几本书?
    
    5
    
    chen, 你购买书的总价是：127.50 元.
    
    而且你名字的长度是： 4 ,
    
    并且它占用的空间是 40（字节）.
    
    Program ended with exit code: 0

该程序包含以下新特性。

用数组(array)储存字符串(character string)。在该程序中，用户输 入的名被储存在数组中，该数组占用内存中40个连续的字节，每个字节储存 一个字符值。使用%s转换说明来处理字符串的输入和输出。注意，在scanf()中， name没有&前缀，而num有(稍后解释，&num和name都是地址)。用C预处理器把字符常量PRICE定义为25.5。用C函数strlen()获取字符串的长度。

对于BASIC的输入/输出而言，C的输入/输出看上去有些复杂。不过， 复杂换来的是程序的高效和方便控制输入/输出。而且，一旦熟悉用法后， 会发现它很简单。

### 2、字符串简介 ###

字符串（character string）是一个或多个字符的序列，如下所示：

"Zing went the strings of my heart!"

双引号不是字符串的一部分。双引号仅告知编译器它括起来的是字符串，正如单引号用于标识单个字符一样。

**2.1 char类型数组和null字符**

C语言没有专门用于储存字符串的变量类型，字符串都被储存在char类型的数组中。数组由连续的存储单元组成，字符串中的字符被储存在相邻的存储单元中，每个单元储存一个字符（如下图）

![20200103132507545.png][]

上图中数组末尾位置的字符\\0。这是空字符（null  character），C语言用它标记字符串的结束。空字符不是数字0，它是非打印字符，其ASCII码值是（或等价于）0。C中的字符串一定以空字符结束，这意味着数组的容量必须至少比待存储字符串中的字符数多1。因此，程序清单4.1中有40个存储单元的字符串，只能储存39个字符，剩下一个字节留给空字符。那么，什么是数组？可以把数组看作是一行连续的多个存储单元。用更正式的说法是，数组是同类型数据元素的有序序列。程序清单4.1通过以下声明创建了一个包含40个存储单元（或元素）的数组，每个单元储存一个

char类型的值：
    char name[40];

name后面的方括号表明这是一个数组，方括号中的40表明该数组中的元素数量。char表明每个元素的类型

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ0MTEzNDg_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

2.2 使用字符串

先来个程序：

/************************************************************************
    
    程序功能：输入你的名字，并显示在控制台
    函数：name[40]  char数组，存放名字   		
    
    ************************************************************************/
    #include<stdio.h>
    #define PRAISE "You are an extraordinary being."		//定义字符串常量
    
    int main(void) 
    {
    	char name[40];
    	printf("What's your name? \n");
    	scanf("%s", name);						//输入名字
    	printf("Hello, %s.%s\n", name, PRAISE); //打印名字与常量
    	system("pause");
    	return 0;
    }

%s告诉printf()打印一个字符串。%s出现了两次，因为程序要打印两个字符串：一个储存在name数组中；一个由PRAISE来表示。运行程序，其输出如下所示：

What's your name?
    陈   大
    Hello, 陈.You are an extraordinary being.
    请按任意键继续. . .

你不用亲自把空字符放入字符串末尾，scanf()在读取输入时就已完成这项工作。也不用在字符串常量PRAISE末尾添加空字符。稍后我们会解释\#define指令，现在先理解PRAISE后面用双引号括起来的文本是一个字符串。编译器会在末尾加上空字符。注意（这很重要）scanf()只读取了陈  大中的陈，它在遇到第1个空白（空格、制表符或换行符）时就不再读取输入。因此，scanf()在读到“陈”和”大“之间的空格时就停止了。一般而言，根据%s转换说明，scanf()只会读取字符串中的一个单词，而不是一整句。C语言还有其他的输入函数（如fgets()），用于读取一般字符串。后面章节将详细介绍这些函数。

**字符串和字符**  
字符串常量"x"和字符常量'x'不同。区别之一在于'x'是基本类型（char），而"x"是派生类型（char数组）；区别之二是"x"实际上由两个字符  
组成：'x'和空字符\\0（如下图）

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ0MTEzNDg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

**2.3 strlen()函数**

前面提到了 sizeof 运算符，它以字节为单位给出对象的大小。strlen()函数给出字符串中的字符长度。因为 1 字节储存一个字符，读者可能认为把两种方法应用于字符串得到的结果相同，但事实并非如此。在上面程序清单中添加几行代码，看看为什么会这样。

/************************************************************************
    
    程序功能：
    main： 输入你的名字，并显示在控制台
    main1：输入你的名字，并显示在控制台，显示字符串长度
    函数：name[40]  char数组，存放名字   		
    
    ************************************************************************/
    #include<stdio.h>
    #include <string.h>　　//提供strlen()函数的原型/
    #define PRAISE "You are an extraordinary being."		//定义字符串常量
    
    int main(void)
    {
    	char name[40];
    	printf("What's your name? \n");
    	scanf("%s", name);						//输入名字
    	printf("Hello, %s.%s\n", name, PRAISE); //打印名字与常量
    	//显示名字的长度与name数组存储单元
    	printf("Your name of %zd letters occupies %zd memory cells.\n",strlen(name), sizeof name);
    	printf("The phrase of praise has %zd letters ",strlen(PRAISE));
    	printf("and occupies %zd memory cells.\n", sizeof PRAISE);
    	system("pause");
    	return 0;
    }

#include <string.h>

string.h头文件包含多个与字符串相关的函数原型，包括strlen()。后续j将详细介绍该头文件（顺带一提，一些ANSI之前的UNIX系统用strings.h代替string.h，其中也包含了一些字符串函数的声明）。

一般而言，C 把函数库中相关的函数归为一类，并为每类函数提供一个头文件。例如，printf()和scanf()都隶属标准输入和输出函数，使用stdio.h头文件。string.h头文件中包含了strlen()函数和其他一些与字符串相关的函数（如拷贝字符串的函数和字符串查找函数）。

注意，程序清单使用了两种方法处理很长的printf()语句。第1种方法是将printf()语句分为两行（可以在参数之间断为两行，但是不要在双引号中的字符串中间断开）；第 2 种方法是使用两个printf()语句打印一行内容，只在第2条printf()语句中使用换行符（\\n）。运行该程序，其交互输出如下：

What's your name?
    陈
    Hello, 陈.You are an extraordinary being.
    Your name of 2 letters occupies 40 memory cells.
    The phrase of praise has 31 letters and occupies 32 memory cells.
    请按任意键继续. . .

sizeof运算符报告，name数组有40个存储单元。但是，只有前2个单元用来储存"陈"，所以strlen()得出的结果是2。name数组的第3个单元  
储存空字符，strlen()并未将其计入。下图演示了这个概念。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ0MTEzNDg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

对于 PRAISE，用 strlen()得出的也是字符串中的字符数（包括空格和标点符号）。然而，sizeof运算符给出的数更大，因为它把字符串末尾不可见的空字符也计算在内。该程序并未明确告诉计算机要给字符串预留多少空间，所以它必须计算双引号内的字符数。C99 和 C11 标准专门为 sizeof 运算符的返回类型添加了%zd 转换说明，这对于strlen()同样适用。对于早期的C，还要知道sizeof和strlen()返回的实际类型（通常是unsigned或unsigned long）。另外，还要注意一点：上一章的 sizeof 使用了圆括号，但本例没有。圆括号的使用时机否取决于运算对象是类型还是特定量？运算对象是类型时，圆括号必不可少，但是对于特定量，可有可无。也就是说，对于类型，应写成sizeof(char)或sizeof(float)；对于特定量，可写成sizeof name或sizeof 6.28。尽管如此，还是建议所有情况下都使用圆括号，如sizeof(6.28)。

### 3 常量和C预处理器 ###

有时，在程序中要使用常量。例如，可以这样计算圆的周长：

circumference = 3.14159 * diameter

这里，常量3.14159代表著名的常量pi（π）。在该例中，输入实际值便可使用这个常量。然而，这种情况使用符号常量（symbolic  constant）会更好。也就是说，使用下面的语句，计算机稍后会用实际值完成替换：

circumference = pi * diameter

为什么使用符号常量更好？首先，常量名比数字表达的信息更多。请比较以下两条语句：

owed = 0.015 * housevalue;
    owed = taxrate * housevalue;

如果阅读一个很长的程序，第2条语句所表达的含义更清楚。另外，假设程序中的多处使用一个常量，有时需要改变它的值。毕竟，税率通常是浮动的。如果程序使用符号常量，则只需更改符号常量的定义，不用在程序中查找使用常量的地方，然后逐一修改。那么，如何创建符号常量？方法之一是声明一个变量，然后将该变量设置为所需的常量。可以这样写：

float taxrate;
    taxrate = 0.015;

这样做提供了一个符号名，但是taxrate是一个变量，程序可能会无意间改变它的值。C语言还提供了一个更好的方案——C预处理器。第2  章中介绍了预处理器如何使用\#include包含其他文件的信息。预处理器也可用来定义常量。只需在程序顶部添加下面一行：

#define TAXRATE 0.015

编译程序时，程序中所有的TAXRATE都会被替换成0.015。这一过程被称为编译时替换（compile-time substitution）。在运行程序时，程序中所有的替换均已完成）。通常，这样定义的常量也称为明示常量（manifest constant）

请注意格式，首先是\#define，接着是符号常量名（TAXRATE），然后是符号常量的值（0.015）（注意，其中并没有=符号）。所以，其通用格式如下：

#define NAME value

实际应用时，用选定的符号常量名和合适的值来替换NAME和value。注意，末尾不用加分号，因为这是一种由预处理器处理的替换机制。为什么TAXRATE 要用大写？用大写表示符号常量是 C 语言一贯的传统。这样，在程序中看到全大写的名称就立刻明白这是一个符号常量，而非变量。大写常量只是为了提高程序的可读性，即使全用小写来表示符号常量，程序也能照常运行。尽管如此，初学者还是应该养成大写常量的好习惯。另外，还有一个不常用的命名约定，即在名称前带c\_或k\_前缀来表示常量（如，c\_level或k\_line）。符号常量的命名规则与变量相同。可以使用大小写字母、数字和下划线字符，首字符不能为数字。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ0MTEzNDg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

来个程序：

/************************************************************************
    功能：演示常量使用
    ************************************************************************/
    #include <stdio.h>
    #define PI 3.14159		//定义常量
    
    int main(void)
    {
    	float area, circum, radius;
    	printf("你的圆饼半径是多少？\n");
    	scanf("%f", &radius);	//输入半径
    	area = PI * radius * radius;	//计算面积
    	circum = 2.0 * PI *radius;	//计算周长
    	printf("你的圆饼参数是:\n");
    	printf("circumference = %1.2f, area = %1.2f\n", circum, area);
    	system("pause");
    	return 0;
    }

printf()语句中的%1.2f表明，结果被四舍五入为两位小数输出。下面是一个输出示例：

你的圆饼半径是多少？
    2
    你的圆饼参数是:
    circumference = 12.57, area = 12.57
    请按任意键继续. . .

\#define指令还可定义字符和字符串常量。前者使用单引号，后者使用双引号。如下所示：

#define BEEP '\a'
    #define TEE 'T'
    #define ESC '\033'
    #define OOPS "Now you have done it!"

记住，符号常量名后面的内容被用来替换符号常量。不要犯这样的常见错误：

/* 错误的格式 */
    #define TOES = 20
    如果这样做，替换TOES的是= 20，而不是20。这种情况下，下面的语句：
    digits = fingers + TOES;
    将被转换成错误的语句：
    digits = fingers + = 20;

## [源代码下载][Link 1] ##

# #

[C]: https://blog.csdn.net/u014411348/article/details/103778691
[20200103132507545.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200103132507545.png
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[Link 1]: https://download.csdn.net/download/u014411348/12077336