第四章 字符串和格式化输入/输出
4.1 前导程序
4.2 字符串简介
字符串(character string)是一个由一个或多个字符的序列，例如
"Good luck!"
其中双引号不是字符串的一部分，它用来告诉编译器它括起来的是字符串
4.2.1 char类型数组和null字符
C语言没有专门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。数组是同类型元素的有序序列。
例如
| G | o | o | d | l | u | c | k | ! | \0 |
|---|
数组末尾的字符\0是空字符(null)，C语言用它标记字符串的结束，它是非打印字符，它的ASCII码是0.C语言字符串一定以null结尾，意味着数组容量至少比待存储的字符数多1。
计算机在其中自动处理的细节有
- 创建数组
- 把字符串中的字符逐个放入数组
- 在末尾加上一个
\0
4.2.2 使用字符串
根据%s转换说明，scanf()在遇到第一个空白（空格，制表符或换行符）时就自动停止，它只能读取一个单词，而非一整句话。
字符串和字符
字符’x’是基本类型char，由一个字符组成
| x |
|---|
字符串"x"是派生类型char数组，由两个字符组成
| x | \0 |
|---|
4.2.3 strlen()函数
strlen()和sizeof运算符的区别
sizeof运算符，以字节为单位给出对象；strlen()函数给出字符串中的字符长度，空字符不计入；strlen()在空字符处自动停止，而sizeof运算符的结果通常会更大，它会将空字符及后面的垃圾数据计入（即char数组多余的存储单元里的数据）
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(void)
{
char say[15];
printf("Please enter a string:\n");
scanf("%s", say);
printf("%s\n", say);
printf("sizeof = %zd\n", sizeof say);
printf("strlen(say) = %zd", strlen(say));
return 0;
}
运行结果
Please enter a string:
Good!
Good!
sizeof = 15
strlen(say) = 5
| G | o | o | d | ! | \0 | 垃圾数据 |
|---|
上述程序中
sizeof没有使用圆括号，在运算对象是类型时必须加括号，如sizeof(int)，对于特定量则可有可无。
4.3 常量和C预处理器
#define TAXRATE 0.2
在编译程序时，程序中所有的TAXRATE都会被替换成0.2，这一过程被称为编译时替换，这样定义的常量称为明示常量或符号常量。
格式 #define NAME value，注意字符常量定义的末尾没有分号
优点
- 可读性：常量名比数字表达的信息更多
- 可维护性：在程序中多次使用一个常量，若想修改它的值只需改变常量的定义即可，而不用在程序中逐一修改。
我们约定符号常量的名称全为大写字母，便于识别。
#define指令还可以定义字符和字符串常量，分别使用单引号和双引号。
4.3.1 const限定符
const关键字，用于限定一个变量为只读。
const int MONTHS = 12;
MONTHS的值为12，在程序中不能更改。
const用起来比#define更灵活。
4.3.2 明示常量
limits.h和float.h分别提供了与整数类型和浮点类型大小限制的相关详细信息。每个头文件都定义了一系列供实现使用的明示常量，下面是limits.h中的部分代码
#define INT_MAX +32767
#define INT_MIN -32767
详细头文件内容，在使用时查阅即可。
4.4 printf()和scanf()
它们是输入/输出函数，简称I/O函数，它们工作原理几乎相同，都使用格式字符串和参数列表
4.4.1 printf()函数
转换说明及其打印的输出结果
| 转换说明 | 输出 |
|---|---|
%a/%A |
浮点数、十六进制数和p计数法 |
%c |
单个字符 |
%d/%i |
有符号的十进制整数 |
%e/%E |
浮点数，e计数法 |
%f |
浮点数，十进制计数法(在printf()中float类型自动转换为double类型，默认打印小数点后六位) |
%g/%G |
根据值的不同，自动选择%f或%e.%e用于指数小于-4或者大于等于精度时 |
%o |
无符号八进制整数 |
%p |
指针 |
%s |
字符串 |
%u |
无符号十进制整数 |
%x |
无符号十六进制整数，使用十六进制0f |
%X |
无符号十六进制整数，使用十六进制0F |
%% |
打印一个% |
4.2.2 使用printf()
printf()函数的格式是printf( 格式字符串, 待打印项1, 待打印2, ...);
格式字符串是双引号括起来的内容，包含实际要打印的字符和转换说明两部分信息。
4.2.3 printf()的转换说明修饰符
printf()的修饰符
| 修饰符 | 含义 |
|---|---|
| 标记 | 五种标记-，+，空格，#和0的说明见下表。可以不使用或使用多个标记 |
| 数字 | 最小字段宽度，如果宽度不够，系统自动使用更宽字段。如%6d |
.数字 |
精度。对于不同的转换说明，使用方法不同，详见下表。 |
h |
和整型转换说明一起使用，表示(unsigned) short int类型的值。如%hu,%hx,%5.2hd |
l |
和整型转换说明一起使用，表示(unsigned) long int类型的值，如%ld,%8lu |
ll |
和整型转换说明一起使用，表示(unsigned) long long int类型的值，如%lld,%8llu |
hh |
和整型转换说明一起使用，表示unsigned/signed char类型的值，如%hhu,%hhx,%6.4hhd |
L |
和浮点转换说明一起使用，表示long double类型的值。如%Le |
z |
和整型转换说明一起使用，表示size_t的值（即sizeof的返回值类型）。如%zd |
j |
和整型转换说明一起使用，表示intmax_t或uintmax_t类型的值。这些类型定义在stdint.h中。如%jd,%jx |
t |
和整型转换说明一起使用，表示ptrdiff_t类型的值，它是两个指针差值的类型。如%td,%12ti |
printf()中的标记
| 标记 | 含义 |
|---|---|
- |
待打印项左对齐，无此标记则右对齐。如%-20d |
+ |
有符号值若为正，则在值前面加+；若为负，则在值前面加-。如%+6.2i |
空格 |
有符号值若为正，则在值前面显示前导空格；若为负，则在值前面显示减号+标记覆盖一个空格。如% 6.2f |
# |
把结果转换为另一种形式。如果是%o,则以0开始；如果是%x或%X，则以0x或0X开始 |
0 |
对于数值格式，用前导0代替空格填充字段宽度。对于整数格式，如果出现-标记或指定精度，则忽略该标记。 |
测试程序见测试目录下
不同转换说明下，.数字表示的精度
| 转换说明 | 含义 |
|---|---|
%e,%E,%f |
表示小数点右边的数字的位数 |
%g,%G |
表示有效数字的最大位数 |
%s |
表示打印的字符的最大数量 |
| 整型转换 | 表示打印数字的最小位数，如有必要用前导0以达到这个位数 |
只使用一个.,而不加数字表示.0,如%.f和%.0f一个意思。
4.4.4 转换说明的意义
转换说明把以二进制格式存储在计算机中的值转换成一系列字符（字符串）以便于显示。转换即翻译，把给定的值按说明翻译并打印出来
1.转换不匹配
short int类型的336占用2字节，二进制表示如下:
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
|---|
如果用%c打印336，它只会查看这2个字节的后一个字节：
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
|---|
相当于336除以256取余，专业术语称336以256为模。这时，336的余数是80，对应的ASCII值是字符P，于是打印出来的就是字符P
2.简谈参数传递的原理*
函数调用如下：
float n1;
double n2;
long n3, n4;
printf("%ld %ld %ld %ld\n", n1, n2, n3, n4);
该调用告诉计算机把变量n1, n2, n3, n4的值传递给程序，是一种常见的参数传递方式。
程序把传入的值放入被称为栈(stack)的内存区域，计算机根据变量类型（而不是根据转换说明）将这些值放入栈中。
n1，float类型自动转换为double类型，被储存在栈中，占8字节；n2，同样在栈中占8字节；n3和n4在栈中分别占4字节.
然后，控制转到printf()函数，该函数根据转换说明（而不是变量类型），从栈中读取值。%ld的转换说明表明printf()应该读取4字节，所以printf()就读取栈中的前4个字节，即n1的前一半作为第1个值（n1的前半部分被解释为一个long类型整数）；随后，n1的后半部分作为第2个long类型整数；类似地，第3，4个%ld，printf()读取了n2的前一部分和后一部分。
于是，即使用对了转换说明，printf()还是读错了字节。
2.printf()的返回值
它返回打印的字符的个数，如果输出错误，printf()则返回一个负值
例如：rv = printf(...)的方式把它的返回值赋值给rv
3.打印较长的字符串
三种方法
- 使用多个
printf() - 使用反斜杠
\结合Enter来断行，但是下一行代码不能缩进,必须从最左边开始（强迫症感觉这样就不太好用了: ) - 在两个用引号括起来的字符串之间用空白（包括换行）隔开，C编译器会把多个字符串看做一个字符串
4.4.5 使用scanf()
- 在了解指针之前需要先知道，如果用
scanf()读取基本变量类型的值，在变量名前加&；在把字符串读入字符数组时不要使用& - 只要在每个输入项之间至少一个换行符，空格或制表符即可，可以在一行或多行输入
scanf()函数的转换说明与printf()函数基本相同，主要区别是，对于float和double类型，printf()都使用%f,%e,%E,%g和%G转换说明，而scanf()只把它们用于float类型，对于double类型时要使用l修饰符。
scanf()转换说明中的修饰符
| 转换说明 | 含义 |
|---|---|
* |
抑制赋值，如%*d |
| 数字 | 最大字段宽度。输入达到最大字段宽度处，或第一次遇到空白字符时停止，如%10d |
hh |
把整数作为signed char或unsigned char类型读取，如%hhd,%hhu |
ll |
把整数作为long long或unsigned long long类型读取，如%lld,%llu |
h |
%hd,%hi表示把对应的值储存为short int类型；%ho,%hx表示把对应的值储存为unsigned short int类型 |
l |
%ld,%li表示把对应的值储存为long类型；%lo,%lx,%lu表示把对应的值储存为unsigned long类型；%le,%lf,%lg表示把对应的值储存为long double类型 |
L |
在e,f,g前面使用L而非l,表示把对应的值储存为long double类型 |
j,z,t |
和printf()中类似 |
1.从scanf()角度看输入
我们假设scanf()函数根据一个%d转换说明读取一个整数
scanf()会跳过所有空白字符，直到遇到第1个非空白字符开始读取scanf()每次读取一个字符，因为是读取整数，所以它想先读取到一个数字或符号（正负号）。如果第一个是非空白字符不是数字或符号（正负号），scanf()将停在那里，不会把值赋给指定变量- 如果后面每次读取的是数字，它就保存这个数字并读取下一个字符。
scanf()不断地读取和保存字符，直到遇到非数字字符（或到达字符宽度限制），这时它认为读到了整数的末尾，然后scanf()把非数字字符放回输入scanf()计算已读取的数字和符号，将计算后的值放入指定变量
如果使用%s转换说明，scanf()会读取除空白外的所有字符。scanf()跳过空白开始读取第一个非空白字符并保存，直到再次遇到空白。
2.格式字符串中的普通字符
scanf()函数允许把普通字符字符放到格式字符串中，除空格字符外的普通字符必须与输入字符串严格匹配，例如
scanf("%d, %d");
scanf()函数将其解释为：用户将输入一个数字、一个逗号、再输入另一个数字，即像下面这样
37,38
格式字符串中的空白意味着将跳过下一项输入项前面的所有空白，这里的所有空白也包括没有空白的特殊情况。上面的示例中scanf()有一个空格，于是37, 38,
37,
38
都可以正常输入。
除了%c，其他转换说明都会自动跳过待输入值前面的所有空白。对于%c,scanf(" %c", &ch)会从第一个非空白字符开始读取，而scanf("%c", &ch)会从第一个字符开始读取
3.scanf()函数的返回值
返回成功读取的项数。如果没有读取任何值，且需要读取一个数字而用户输入了一个非数值字符串，返回0。当scanf()检测到文件末尾时，会返回EOF
4.4.6 printf()和scanf()的*修饰符
1.printf()中的*修饰符
可以用*修饰符替代字段宽度，即不预先指定字段宽度，而是通过一个参数告诉printf()字段宽度为多少，即参数列表中还应包含*对应的值。这个方法也可用于浮点值的字段宽度及精度
printf("%*.*f", width, precision, weight);
* ,*, f对应的值在参数列表的顺序按照在格式字符串中的顺序即可。
2.scanf()中的*修饰符
把*放在%和转换说明之间，会使得scanf()跳过相应的输入项
scanf("%*d, %*d, %d", &n);
表示scanf()将跳过前两个输入项，把输入的第3个数赋给n
在程序需要读取文件中的特定列的内容时，这项跳过功能很有用。
4.4.7 printf()用法提示
可以通过指定较大的固定字段宽度来使打印的数值更加整齐
4.5 关键概念
4.6 本章小结
4.7 复习题
挑选一个有意思的题目
请写出下面这行代码的打印结果
printf("%c%c%c", 'H', 105, '\41');
答案放在文末
4.8 编程练习
-
编写一个程序， 提示用户输入名和姓， 然后以“名,姓”的格式打印出
来。 -
编写一个程序， 提示用户输入名和姓， 并执行以下操作：
a. 打印名和姓， 包括双引号；
b. 在宽度为20的字段右端打印名和姓， 包括双引号；
c. 在宽度为20的字段左端打印名和姓， 包括双引号；
d. 在比姓名宽度宽3的字段中打印名和姓。
-
编写一个程序，读取一个浮点数，首先以小数点记数法打印，然后以
指数记数法打印。 用下面的格式进行输出（系统不同，指数记数法显示的位数可能不同） ：a.输入21.3或2.1e+001；
b.输入+21.290或2.129E+001；
-
编写一个程序，提示用户输入身高（单位： 英寸）和姓名，然后以下面的格式显示用户刚输入的信息：
Dabney, you are 6.208 feet tall
使用float类型，并用/作为除号。如果你愿意，可以要求用户以厘米为
单位输入身高，并以米为单位显示出来。 -
编写一个程序，提示用户输入以兆位每秒（Mb/s）为单位的下载速度
和以兆字节（MB）为单位的文件大小。程序中应计算文件的下载时间。注
意，这里1字节等于8位。使用float类型，并用/作为除号。该程序要以下面的格式打印 3个变量的值（下载速度、 文件大小和下载时间），显示小数点236后面两位数字：At 18.12 megabits per second, a file of 2.20 megabytes
downloads in 0.97 seconds. -
编写一个程序，先提示用户输入名，然后提示用户输入姓。在一行打
印用户输入的名和姓，下一行分别打印名和姓的字母数。 字母数要与相应名
和姓的结尾对齐， 如下所示：Melissa Honeybee 7 8接下来， 再打印相同的信息， 但是字母个数与相应名和姓的开头对齐，
如下所示：Melissa Honeybee 7 8 -
编写一个程序， 将一个
double类型的变量设置为1.0/3.0，一个float类型的变量设置为1.0/3.0。分别显示两次计算的结果各3次：一次显示小数点后面6位数字； 一次显示小数点后面12位数字；一次显示小数点后面16位数字。程序中要包含float.h头文件， 并显示FLT_DIG和DBL_DIG的值。1.0/3.0的值与这些值一致吗？ -
编写一个程序，提示用户输入旅行的里程和消耗的汽油量。然后计算
并显示消耗每加仑汽油行驶的英里数，显示小数点后面一位数字。接下来，使用1加仑大约3.785升，1英里大约为1.609千米，把单位是英里/加仑的值转换为升/100公里（欧洲通用的燃料消耗表示法），并显示结果，显示小数点后面 1 位数字。
注意，美国采用的方案测量消耗单位燃料的行程（值越大越好） ， 而欧洲则采用单位距离消耗的燃料测量方案（值越低越好）。使用#define 创建符号常量或使用 const 限定符创建变量来表示两个转换系数。
复习题答案
Hi！
第一个字符是字符常量，第二个字符是由十进制整数转化而来，第三个字符是八进制字符常量的ASCII表达。’\41’写作’\041’可以更好表示它是八进制ASCII编码。测试见测试目录下。
来源：CSDN
作者：给雨
链接：https://blog.csdn.net/RainGiving/article/details/104720219