Форматированный ввод и вывод
Форматированный вывод
Сегодня мы рассмотрим две важные функции форматированного ввода и вывода. Устройство и работу этих функций полностью можно понять только после изучения работы с указателями и функций с переменным числом параметров. Но пользоваться этими функциями необходимо уже сейчас, так что некоторые моменты придётся пропустить.
Функция форматированного вывода printf получает в качестве аргументов строку формат и аргументы, которые необходимо вывести в соответствии с форматом, и возвращает число выведенных символов. В случае ошибки возвращает отрицательное значение и устанавливает значение ferror. Если произошло несколько ошибок, errno равно EILSEQ.
int printf (const char * format, . );
Функция проходит по строке и заменяет первое вхождение % на первый аргумент, второе вхождение % на второй аргумент и т.д. Далее мы будем просто рассматривать список флагов и примеры использования.
Общий синтаксис спецификатора формата
%[флаги][ширина][.точность][длина]спецификатор
Спецификатор – это самый важный компонент. Он определяет тип переменной и способ её вывода.
| Спецификатор | Что хотим вывести | Пример |
|---|---|---|
| d или i | Целое со знаком в в десятичном виде | 392 |
| u | Целое без знака в десятичном виде | 7235 |
| o | Беззнаковое в восьмеричном виде | 657 |
| x | Беззнаковое целое в шестнадцатеричном виде | 7fa |
| X | Беззнаковое целое в шестнадцатеричном виде, верхний регистр | 7FA |
| f или F | Число с плавающей точкой | 3.4563745 |
| e | Экспоненциальная форма для числа с плавающей точкой | 3.1234e+3 |
| E | Экспоненциальная форма для числа с плавающей точкой, верхний регистр | 3.1234E+3 |
| g | Кратчайшее из представлений форматов f и e | 3.12 |
| G | Кратчайшее из представлений форматов F и E | 3.12 |
| a | Шестнадцатеричное представление числа с плавающей точкой | -0xc.90fep-2 |
| A | Шестнадцатеричное представление числа с плавающей точкой, верхний регистр | -0xc.90FEP-2 |
| c | Буква | a |
| s | Строка (нуль-терминированный массив букв) | Hello World |
| p | Адрес указателя | b8000000 |
| n | Ничего не печатает. Аргументом должен быть указатель на signed int. По этому адресу будет сохранено количество букв, которое было выведено до встречи %n | |
| % | Два идущих друг за другом процента выводят знак процента | % |
Строка формата также может включать в себя следующие необязательные суб-спецификаторы: флаг, ширина, .точность и модификатор (именно в таком порядке).
| Флаг | Описание |
|---|---|
| — | Выключка влево на заданное шириной значение |
| + | Явно указывать знак у числа, даже для положительных чисел |
| (пробел) | Если знак не будет выведен, то вставляет пробел перед выводимым числом |
| # | Когда используется вместе с o, x или X, вставляет перед числом 0, 0x или 0X Когда используется со спецификаторами a, A, e, E, f, F, g или G, вставляет десятичную точку, даже если после неё нет десятичных знаков. |
| 0 | Вставляет нули, когда объявлен спецификатор ширины |
| Ширина | Описание |
|---|---|
| (число) | Минимальное количество знаков, которое необходимо вывести. Если в числе меньше знаков, то вставляет пробелы (или нули) |
| * | Ширина не указана в строке формата, она передаётся отдельно в виде аргумента, который должен предшествовать выводимому числу |
| .Точность | Описание |
|---|---|
| .число | Для спецификаторов целых (d, i, o, u, x, X) точность определяет минимальное количество знаков, которое необходимо вывести. Если значение короче, то выводятся нули перед числом. Значение не обрезается, даже если оно длиннее. Точночть 0 означает, что для значения 0 ничего не выводится. Для спецификаторов чисел с плавающей точкой (a, A, e, E, f, F) это число знаков, которые необходимо вывести после десятичной точки (по умолчанию 6). Для g и G — это число значащих разрядов, которые необходимо вывести. Для s — выводится указанное число символов. По умолчанию выводятся все символы до первого нулевого. Если число не стоит, то по умолчанию точность равна 0 |
| .* | Точность не указана в строке формата, она передаётся отдельно в виде аргумента, который должен предшествовать выводимому числу |
Суб-спецификатор длины изменяет длину типа. В случае, если длина не совпадает с типом, по возможности происходит преобразование до нужного типа.
| спецификаторы | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Длина | d, i | u o x X | f F e E g G a A | c | s | p | n |
| (none) | int | unsigned int | double | int | char* | void* | int* |
| hh | signed char | unsigned char | signed char* | ||||
| h | short int | unsigned short int | short int* | ||||
| l | long int | unsigned long int | wint_t | wchar_t* | long int* | ||
| ll | long long int | unsigned long long int | long long int* | ||||
| j | intmax_t | uintmax_t | intmax_t* | ||||
| z | size_t | size_t | size_t* | ||||
| t | ptrdiff_t | ptrdiff_t | ptrdiff_t* | ||||
| L | long double | ||||||
Форматированный ввод
Рассмотрим форматированный ввод функцией scanf.
int scanf(const char*, . )
Функция принимает строку формата ввода (она похожа на строку формата printf) и адреса, по которым необходимо записать считанные данные. Возвращает количество успешно проинициализированных аргументов.
Формат спецификатора ввода
%[*][ширина][длинна]спецификатор
| Спецификатор | Описание | Выбранные символы |
|---|---|---|
| i, u | Целые | Произвольное число цифр (0-9), возможно, начинающихся с + или -. Если число начинается с 0, то считывается в восьмеричном формате, если с 0x, то в шестнадцатеричном. |
| d | Десятичное целое | Произвольное число цифр (0-9), возможно, начинающихся с + или -. |
| o | восьмеричное целое | Произвольное число цифр (0-7), возможно, начинающихся с + или -. |
| x | Шестнадцатеричное целое | Произвольное число цифр (0-F), возможно, начинающихся с + или — и префикса 0x или 0X. |
| f, e, g | Число с плавающей точкой | Число, состоящее из набора цифр 0-9, возможно с десятичным разделителем (точкой). Возможно также представление в экспоненциальной форме. C99 позволяет также вводить число в шестнадцатеричном формате. |
| a | ||
| c | Символ | Если ширина не передана, то считывает один символ. Если ширина передана, то считывает нужное количество символов и размещает их в массиве БЕЗ терминального символа на конце. |
| s | Строка | Считывает все не пробельные символы. Если указана ширина, то не более n символов. Ставит на место n+1 символа терминальный. |
| p | Адрес указателя | Последовательность символов, трактуемая как адрес указателя. Формат зависит от реализации, но совпадает с тем, как выводит printf с ключом p |
| [символы] | Множество символов | Считывает только те символы, которые записаны в квадратных скобках, С99 |
| [^символы] | Множество символов | Считывает только те символы, которые не указаны в квадратных скобках, С99 |
| n | Ничего не считывает | Сохраняет число уже считанных символов по указанному адресу |
Как и в printf, ширина, заданная символом * ожидает аргумента, который будт задавать ширину. Флаг длина совпадает с таким флагом функции printf.
Кроме функций scanf и printf есть ещё ряд функций, которые позволяют получать вводимые данные
int getch() [aka _getch(), getchar()] — возвращает введённый символ, при этом не выводит его на консоль.
char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream ) — функция позволяет считывать строку с пробельными символами. Несмотря на то, что она работает с файлом, можно с её помощью считывать и из стандартного потока ввода. Её преимущество относительно gets в том, что она позволяет указать максимальный размер считываемой строки и заканчивает строку терминальным символом.
Это не полный набор различных функций символьного ввода и вывода. Таких функций море, но очень многие из них небезопасны, поэтому перед использованием внимательно читайте документацию.
Непечатные символы
В си определён ряд символов, которые не выводятся на печать, но позволяют производить форматирование вывода. Эти символы можно задавать в виде численных значений, либо в виде эскейп-последовательностей: символа, экранированного обратным слешем.
Источник
Типы данных и их вывод
В этом уроке мы познакомимся с особенностями функции printf() и типами данных: целыми и вещественными числами, символами, массивами и строками. Это далеко не все допустимые в C типы. Есть еще указатели, структуры, объединения, перечисления, также в C есть возможность определять собственные типы данных.
Функция printf() и форматированный вывод
Вывод символов на экран, а точнее в стандартный поток вывода, осуществляется в языке C помощью функции printf(). Эта функция выводит на экран строку, переданную первым аргументом, предварительно заменив в ней специальные комбинации символов преобразованными в символы данными, переданными последующими аргументами. Следующие после первой строки данные могут быть строками, символами, целыми или вещественными числами, а также указателями. У каждого типа данных имеется свое обозначение — своя спецификация формата.
На прошлом уроке мы выводили строку «Hello World» вот так:
Однако то же самое можно было получить так:
Здесь %s — это спецификация строкового формата, т. е. вместо %s будет подставлен следующий аргумент, данные которого должны быть строкой. Вывод целого числа может выглядеть так:
Вместо числа 5 может стоять переменная целочисленного типа. Функция printf() может принимать произвольное число аргументов:
При выводе данные подставляются по очередности следования: 3 на место первой спецификации, dogs на место второй и т.д. То есть следует строго соблюдать соответствие форматов и последующих данных.
Под выводимые данные можно выделять больше знакомест, чем необходимо. Для этого между знаком % и буквой формата прописывается целое число, обозначающие ширину поля, например так: %10d. По умолчанию выравнивание происходит по правому краю. Для выравнивания по левому краю перед числом ставится знак минус.
Напишите программу, которая выводила бы на экране данные примерно так, как на картинке. При этом используйте возможность задать ширину поля, а также выравнивание по левому и правому краям.
Целочисленные типы
В языке C существует несколько типов целых чисел. Они различаются между собой объемом памяти, отводимым под переменную, а также возможностью присваивания положительных и отрицательных значений. От объема памяти, т. е. от количества выделяемых байтов под переменную, зависит, каким может быть максимально возможное значение, записанное в данную переменную. Следует отметить, что в языке Си объем памяти, выделяемый под конкретный тип, может зависеть от операционной системы.
Так, если под переменную какого-либо целочисленного типа выделяется 2 байта, что составляет 16 бит, и ей можно присваивать только положительные числа и ноль, то эти числа будут в диапазоне от 0 до 65535, т. к. 2 16 = 65536, но одна вариация забирается на нуль. Если же тип допускает отрицательные числа, то диапазон допустимых значений уже будет лежать в пределах от -32768 до +32767.
Часто в программах используется тип int. Вот пример, где происходит объявление и определение (присваивание значений) целочисленных переменных, а также вывод их значений на экран:
Обратите внимание, что в языке C присваивать значение можно при объявлении переменных.
Обычно под переменную типа int, которая может принимать как положительные так и отрицательные значения, отводится 4 байта, что равно 32-м битам. Отсюда допустимый диапазон значений будет лежать в пределах от -2 147 483 648 до 2 147 483 647. Если в исходном коде на C мы объявим переменную int max, присвоим ей максимально допустимое значение, а потом будем его увеличивать, то сообщений об ошибке не будет ни на этапе компиляции, ни на этапе выполнения.
Результат будет таким:
Чтобы понять, почему такое происходит, представьте себе числовую ось не в виде прямой, а в виде окружности. Когда мы достигаем конца, двигаясь например по часовой стрелке, то это значит, что мы пришли в начало. Поэтому, продолжая движение по часовой стрелке, следующее число, которое мы увидим за максимально возможным, – это самое минимальное. Данную особенность языка Си следует иметь в виду при выполнении арифметических действий.
То же самое с минимумом int. Если мы начнем из него вычитать, т. е. двигаться против часовой стрелки, то перескочим максимальную границу и будем идти в направлении уменьшения уже от нее:
Помимо типа int в языке программирования C существуют другие (модифицированные) целочисленные типы:
short — отводится меньше байтов, чем на int;
long — отводится больше байтов, чем на int (не всегда, зависит от системы);
unsigned — столько же байт как у int, но без отрицательных чисел; в результате чего знаковый разряд освобождается, и количество положительных значений увеличивается;
При выводе длинных чисел следует дополнять спецификацию формата буквой l перед буквой формата. Например:
Символы
Под символьный тип данных отводится 1 байт памяти. У каждого символа есть соответствующее ему целое число по таблице символов ASCII.
Тип char языка программирования C включает диапазон чисел от -128 до 127. Значения от 0 до 127 могут быть заданы или выведены на экран в виде соответствующих символов (на самом деле не все). Если значение переменной задается в виде символа, то символ заключается в одиночные кавычки, например, так: ‘w’. Также в языке существует тип unsigned char с диапазоном чисел от 0 до 255.
С другой стороны, если переменная задана как int или short и ей присвоено значение в диапазоне, где оно может быть представлено символом, то значение можно вывести как символ. Соответственно целочисленной переменной можно присвоить символ.
Если в программе вы будете использовать целые числа со значениями до 127 или 255 и хотите сэкономить память, то объявите переменную как char или unsigned char.
Получается, что в программе символы — это числа, а числа — символы. Тогда как указать, что мы хотим видеть на экране: символ или число? Для вывода на экран символов используется спецификация формата вида %c.
Так программа, представленная ниже,
выдает такой результат:
Число 63 по таблице символов ASCII соответствует знаку ‘?’. Сначала мы выводим значение переменной ch в формате символа, затем – числа. Тоже самое с переменной uch, однако ее значение было задано через символ, а не число.
Вещественные типы данных
В языке C существует три типа чисел с плавающей точкой: float и double (двойной точности) и long double. Также существует три формата вывода вещественных чисел, причем они не связаны с типами, а связаны с удобством представления числа. Вещественные числа могут иметь высокую точность, очень маленькое или очень большое значение. Если выполнить функции printf() с такими параметрами:
, то на экране мы увидим следующее:
В первом случае (%f) выводится число в обычном виде. По умолчанию точность представления числа равна шести знакам после точки.
Во втором случае (%g) число выводится как обычно, если количество значащих нулей не больше четырех. Если количество значащих нулей четыре и больше, то число выводится в нормализованном виде (третий случай). Запись 5e-5 означает 5 * 10 -5 , что равно 0.00005. А, например, запись 4.325e+3 является экспоненциальной записью 4.325 * 10 3 , что равно 4325. Если с такой формой представления чисел вы сталкиваетесь первый раз, то почитайте дополнительные источники, например, статью в Википедии «Экспоненциальная запись».
Четвертый формат (%e) выведет число исключительно в нормализованном виде, каким бы это вещественное число ни было.
Если при выводе требуется округлить число до определенной точности, то перед буквой-форматом ставят точку и число-указатель точности. Например, printf(«%.2f», 0.23) выведет на экран 0.23, а не 0.230000. Когда требуется указать еще и поле, то его ширину прописывают перед точкой, например, %10.3f.
Массивы
Переменные, содержащие массивы, в языке программирования C объявляются, например, так:
Если при указании количества элементов используется константа, она должна быть определена до своего использования следующим образом (чаще константы определяют вне функций):
На самом деле #define является командой препроцессора, используемой не только для определения констант. Когда препроцессор обрабатывает исходный файл программы, он подставляет во все места, где была упомянута константа, ее значение.
Индексация массивов в языке программирования C начинается с нуля.
Присваивание значений элементам массивов можно произвести сразу или в процессе выполнения программы. Например:
Когда переменная-массив объявляется и сразу определяется (как в случае vowels), то размер массива можно не указывать, т. к. он вычисляется по количеству элементов, переданных в фигурных скобках.
Строки
В языке программирования С нет отдельного строкового типа данных, хотя формат вывода строки есть (%s). Строки в C – это массивы символов, последний элемент которых является первым (с номером 0) символом в таблице ASCII. В этом месте таблицы стоит «ничто», имеющее символьное обозначение ‘\0’.
С другой стороны, строки — это необычные массивы в том смысле, что работа с ними в языке программирования C несколько отличается от работы с числовыми массивами. В этом мы убедимся позже.
Выше мы объявили и определили массив vowels. Если бы мы его определили вот так:
то он был бы строкой. Во втором случае сами двойные кавычки «говорят» что это строка, и символ окончания строки ‘\0’ записывается в память автоматом.
Массивы символов можно выводить на экран, просто указав имя переменной, а вот с массивами чисел такой номер не пройдет:
Функция sizeof()
Функция sizeof() языка C принимает в качестве аргумента константу, тип данных или переменную и возвращает количество байт, которые отведено под этот объект в памяти.
При выводе на экран значения, возвращаемого sizeof() используется формат %lu (длинное целое без знака). Примеры:
Напишите программу, выводящую информацию о количестве байтов, отводимых в памяти под типы данных, которые были изучены на данном уроке. При работе с массивами символов, определяемыми как строковые литералы (в двойных кавычках), обратите внимание, что размер массива больше на единицу, чем количество видимых символов.
Источник