Ввод-вывод на консоль и порт
Эти процедуры выполняют чтение и запись для консоли или порта с определенным номером. Подпрограммы ввода-вывода консоли несовместимы с подпрограммами потоковой ввода-вывода или низкоуровневой библиотеки ввода-вывода. Консоль или порт не должны быть открыты или закрыты перед выполнением операций ввода-вывода, поэтому в этой категории нет открытых или закрытых подпрограмм. В операционных системах Windows выходные данные этих функций всегда направляются в консоль и не могут быть перенаправлены.
Подпрограммы ввода-вывода в консоли и портах
| Маршрут | Использование |
|---|---|
| _cgets , _cgetws , _cgets_s , _cgetws_s | Считывание строки из консоли |
| _cprintf , _cwprintf , _cprintf_s , _cprintf_s_l , _cwprintf_s , _cwprintf_s_l | Вывод форматированных данных на консоль |
| _cputs | Вывод строки на консоль |
| _cscanf , _cwscanf , _cscanf_s , _cscanf_s_l , _cwscanf_s , _cwscanf_s_l | Считывание форматированных данных из консоли |
| _getch , _getwch | Считывание символа из консоли |
| _getche , _getwche | Считывание и отображение символа из консоли |
| _inp | Чтение байта из указанного порта ввода-вывода |
| _inpd | Считывание двойного слова из указанного порта ввода-вывода |
| _inpw | Считывание двухбайтового слова из указанного порта ввода-вывода |
| _kbhit | Проверка нажатия клавиш в консоли, которую следует выполнять перед попыткой чтения из консоли |
| _outp | Запись байта в указанный порт ввода-вывода |
| _outpd | Запись двойного слова в указанный порт ввода-вывода |
| _outpw | Запись слова в указанный порт ввода-вывода |
| _putch , _putwch | Запись символа в консоль |
| _ungetch , _ungetwch | «Отмена чтения» последнего символа, полученного из консоли, чтобы он стал следующим символом для считывания |
Как вывести в консоль c
При запуске программы на Си автоматически открываются ряд потоков, основными из которых являются следующие:
- Стандартный поток ввода stdin
- Стандартный поток вывода stdout
- Стандартный поток вывода сообщений об ошибках stderr
Стандартный поток ввода stdin по умолчанию соответствует клавиатуре, а потоки stdout и stderr — экрану монитора.
Для управления вводом-выводом с помощью этих потоков используются ряд функций:
- getchar() : ввод с клавиатуры одного символа
- putchar() : вывод на консоль одного символа
- fgets() : ввод одной строки
- puts() / fputs() : вывод одной строки на консоль
- scanf() : ввод с консоли с форматированием данных
- sscanf() : ввод с из строки с форматированием данных
- printf() : вывод с форматированием данных
Функции printf и scanf уже рассматривались ранее, поэтому посмотрим, как применять остальные функции.
Ввод и вывод символов
Для ввода и вывода символа применяются функции getchar() и putchar() . Но следует сказать, что на самом деле они полноценными функциями не являются, а определены как макросы в заголовочном файле stdio.h :
#define getchar() getc(stdin) #define putchar(c) putc((c), stdout)
Вывод символа
Для вывода отдельного символа на консоль предназначена функция putchar() со следующим прототипом:
int putchar(int c);
Выводимый символ в виде числового кода передается в putchar в качестве параметра, он же возвращается функцией.
#include int main(void) < char c = 'A'; putchar(c); // Выводим символ A >
Ввод символа
Для ввода одного символа с клавиатуры применяется функция getchar() , которая имеет следующий прототип:
int getchar(void);
В качестве результата функция возвращает числовой код введенного символа.
При использовании функции getchar следует учитывать, что при печати текста посредством клавиатуры в буфер операционной системы заносятся коды печатаемых символов, а сами символы отображаются на экране. Поучение программой введенного символа из буфера производится с помощью нажатия клавиши Enter.
И если буфер операционной системы не пуст, то при вызове функции getc() она получает очередной символ из буфера. Если же буфер пуст, то происходит чтение байта из потока ввода с помощью системной функции, название которой зависит от операционной системы.
При этом при нажатии клавиши Enter, в буфер также помещается код этой клавиши. То есть если мы введем один символ и нажмем на Enter, в буфере окажутся два числовых кода — введенного символа и клавиши Enter. И это надо учитывать при работе с функцией getchar. В частости, рассмотрим простой, но показательный пример:
#include int main(void) < printf("1"); getchar(); // ожидание ввода символа printf("2"); getchar(); // ожидание ввода символа printf("3"); return 0; > Сначала на экран выводится цифра 1, после чего функция getchar ожидает ввода символа. Если после ввода символа мы нажмем Enter, то в буфер будет помещены два числовых кода — введеного символа и клавиши Enter. Поэтому при втором вызове getchar эта функция считывает байт из буфера — то есть числовой код клавиши Enter.
Например, введем при первом вызове функции getchar символ «a», а затем Enter:
1a 23
Но если при каждом вызове getchar мы будем только нажимать клавишу Enter, тогда в буфер будет заноситься только код этой клавиши, и соответственно программа будет работать, как и ожидалось:
1 2 3
Применим функции getchar и putchar для ввода и вывода символов с клавиатуры:
#include int main(void) < int c; while((c=getchar())!=EOF) < putchar(c); >return 0; >
Функция getchar() считывает числовой код символа, который потом выводится в функции putchar() . Для вывода из программы необходимо ввести комбинацию клавиш Ctrl+C.
Ввод и вывод строк
Вывод строк и puts
Для вывода одной строки на консоль предназначена функция puts() со следующим прототипом:
int putchar(char *s);
В качестве параметра передается указатель на строку, а возвращаемым результатом функции является последний выведенный символ.
При этом функция puts() будет выводить символы переданной строки, пока не дойдет до нулевого символа ‘\0’. Если же выводимый массив символов не содержит этого символа, то результат программы неопределен. Например:
#include int main(void) < puts("Hello World"); // выводим строковый литерал char* name = "Hello Metanit.com"; puts(name); // выводим значение переменной return 0; > Hello World Hello Metanit.com
Вывод строк и fputs
Функция fputs() также записывает в поток вывода строку, то есть набор символов, который завершается символом ‘\0’. При записи строки нулевой символ ‘\0’ не записывается. Она имеет следующий прототип:
int fputs(const char *s, FILE *stream);
Первый параметр функции — записываемая строка, а второй — указатель на поток вывода. В качестве результата функция возвращает неотрицательное целое число. При ошибках в процессе записи возвращается значение EOF .
Применим функцию для записи в стандартный поток вывода, то есть на консоль. В этом случае в качестве второго параметра надо передать значение stdout :
#include int main(void)
Ввод строк и fgets
Для ввода строки с клавиатуры применяется функция fgets() , которая имеет следующий прототип:
char *fgets(char *str, int count, FILE *stream);
- char *str : строка, в которую производится считывание.
- int count : сколько символов необходимо считывать.
- FILE *stream : файловый поток, из которого производится считывание. В качестве потока ввода может выступать и консольный ввод.
Функция fgets() прекращает считывание, когда пользователь нажимает клавишу ENTER, то есть когда в поток добавляется символ перевода строки.
Рассмотрим считывание строки с консоли. Для этого в качестве третьего параметра в функцию передается значение stdin :
#include #define MAX 15 int main(void)
Здесь функция fgets считывает не более 15 символов в строку name, а В реальности функция предложит ввести 14 символов, так как последний символ зарезервирован для нулевого символа ‘\0’. Если будет введено больше символов, то fgets все равно считает не более 15 символов. Таким образом функция позволяет проверить количество считываемых символов и поэтому считается безопасной.
Пример работы программы:
Enter name: Tom Smith Your name: Tom Smith
Стоит отметить, что функция fgets() возвращает указатель char * — указатель на буфер, в который считаны данные. В реальности это тот же самый буфер, который передавался в качестве первого параметра, то есть в примере выше — это массив name. Однако этот результат может нам пригодится для проверки успешности выполнения функции — если считывание прошло неудачно, то функция возвращает NULL :
#include #define MAX 15 int main(void) < char name[MAX]; printf("Enter name: "); if(fgets(name, MAX, stdin) != NULL) // if(fgets(name, MAX, stdin)) - можно сократить < printf("Your name: %s\n", name); >else < printf("Critical Error. "); >return 0; > Для эмуляции ошибки можно передать в функцию вторым параметром число 0.
fgets и scanf
При использовании функции fgets() после функции scanf() мы можем столкнуться с некорректным вводом:
#include #define N 32 int main(void) < int age; char name[N]; // считываем возраст в переменную age printf("Input age: "); scanf("%d", &age); // считываем строку в переменну. name printf("Input name: "); fgets(name, N, stdin); // проверяем ввод printf("Age: %d\n", age); printf("Name: %s\n", name); > В данном случае сначала с помощью функции scanf() считываем число в переменную age. После этого считываем имя — строку с помощью функции fgets() в переменную name. Но посмотрим, какой будет результат работы программы:
Input age: 39 Input name: Age: 39Name:
В данном случае мы видим, что ввод имени с помощью fgets вроде как пропускается. По крайней мере мы не можем ввести имя, а программа сразу же выводит результат.
Все дело в том, что функция scanf() считывает именно то, что ей предписано — число в виде переменной типа int. Все остальные символы остаются в буфере, в который предварительно попадают введенные с клавиатуры символы. Так, после ввода возраста мы нажимаем на клавишу Enter, и в буфер попадает символ «\n», то есть перевод строки. И fgets считывает этот символ из буфера, после чего ввод имени завершается. Очевидно, это не то поведение, на которое мы рассчитывали.
Чтобы исправить ситуацию, мы можем использовать различные хаки. Рассмотрим пару из них. Все они сводятся к тому, чтобы вынуть из буфера этот символ перевода строки.
Первый способ — считывание символа с помощью вызова scanf(«%*c») :
#include #define N 32 int main(void) < int age; char name[N]; // считываем возраст в переменную age printf("Input age: "); scanf("%d", &age); scanf("%*c"); // вытаскиваем символ из буфера // считываем строку в переменну. name printf("Input name: "); fgets(name, N, stdin); // проверяем ввод printf("Age: %d\n", age); printf("Name: %s\n", name); > Второй способ — мы можем считать символ с помощью getchar() :
#include #define N 32 int main(void) < int age; char name[N]; // считываем возраст в переменную age printf("Input age: "); scanf("%d", &age); getchar(); // вытаскиваем символ из буфера // считываем строку в переменну. name printf("Input name: "); fgets(name, N, stdin); // проверяем ввод printf("Age: %d\n", age); printf("Name: %s\n", name); > Результат работы программы:
Input age: 39 Input name: Tom Age: 39 Name: Tom
Как вывести в консоль c
По умолчанию язык C++ не содержит встроенных средств для ввода с консоли и вывода на консоль, эти средства предоставляются библиотекой iostream . В ней определены два типа: istream и ostream . istream представляет поток ввода, а ostream — поток вывода.
Вообще, сам термин «поток» в данном случае представляет последовательность символов, которая записывается на устройство ввода-вывода или считывается с него. И в данном случае под устройством ввода-вывода рассматривается консоль.
Для записи или вывода символов на консоль применяется объект cout , который представляет тип ostream. А для чтения с консоли используется объект cin
Для использования этих объектов в начало исходного файла необходимо подключить библиотеку iostream:
#include
Вывод на консоль
#include int main() < int age ; double weight ; std::cout
Консольный вывод программы:
Name: Tom Age: 33 Weight: 81.23
Строки могут содержать управляющие последовательности, которые интерпретируются определенным образом. Например, последовательность «\n» интерпретируется как перевод на новую строку. Из других управляющих последовательностей также нередко употребляется «\t», которая интерпретируется как табуляция.
Ввод с консоли
Для считывания с консоли данных применяется оператор ввода >> , который принимает два операнда. Левый операнд представляет объект типа istream (в данном случае объект cin), с которого производится считывание, а правый операнд — объект, в который считываются данные.
Например, считаем данные с консоли:
#include int main() < int age; double weight; std::cout > age; std::cout > weight; std::cout
Здесь после приглашений к вводу программа ожидает ввода значений для переменных age и weight.
Пример работы программы:
Input age: 32 Input weight: 67.45 Age: 32 Weight: 67.45
Стоит отметить, что так как оператор ввода в первом случае будет добавлять данные в целочисленную переменную age, то он ожидает ввода числа. В случае с переменной weight оператор ввода ожидает число с плавающей точкой, причем разделителем целой и дробной части должна быть точка. Поэтому мы не можем ввести любые значения, например, строки. В этом случае программа может выдать некорректный результат.
Оператор ввода >> возвращает левый операнд — объект cin, поэтому мы можем по цепочке считывать данные в различные переменные:
#include int main() < int age; double weight; std::cout > age >> weight; std::cout
Пример работы программы:
Input age and weight: 32 67.45 Age: 32 Weight: 67.45
После ввода одного из значений надо будет ввести пробел и затем вводить следующее значение.
Ввод и вывод символьных строк в Си
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.
char str[10]; char str1[10] = ; char str2[10] = "Hello!"; char str3[] = "Hello!";
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.
#include int main(void) < char str[10]; char str1[10] = ; char str2[10] = "Hello!"; char str3[] = "Hello!"; for(int i = 0; i
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:
#include int main(void)
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 :
#include int main(void)
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.
#include int main(void)
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.
#include int main(void) < char str[10]; fgets(str, 10, stdin); fflush(stdin); // очищаем поток ввода puts(str); int h = 99; printf("do %d\n", h); scanf("%d",&h); printf("posle %d\n", h); return 0; > 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.
Сохрани в закладки или поддержи проект.
Практика
Решите предложенные задачи:
Для удобства работы сразу переходите в полноэкранный режим
Исследовательские задачи для хакеров
- Проверьте как ведет себя ваш компилятор в случае переполнения буфера.
Дополнительные материалы
- пока нет