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知识总结顺序参考C Primer Plus（第六版）和谭浩强老师的C程序设计（第五版）等，内容以书中为标准，同时参考其它各类书籍以及优质文章，以至减少知识点上的错误，同时方便本人的基础复习，也希望能帮助到大家
 
最好的好人，都是犯过错误的过来人；一个人往往因为有一点小小的缺点，将来会变得更好。如有错漏之处，敬请指正，有更好的方法，也希望不吝提出。最好的生活方式就是和努力的大家，一起奔跑在路上

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【思维导图】

我的总结方式一般是先搞一段程序过来，然后再逐行的学习相关的知识点

 

🚀字符输入/输出和输入验证

⛳一、单字符I/O：getchar()和putchar()

getchar()和 putchar()每次只处理一个字符。你可能认为这种方法实在太笨拙了，毕竟与我们的阅读方式相差甚远。但是，这种方 法很适合计算机。而且，这是绝大多数文本（即，普通文字）处理程序所用的核心方法。
 
自从ANSI C标准发布以后，C就把stdio.h头文件与使用getchar()和 putchar()相关联，这就是为什么程序中要包含这个头文件的原因（其实， getchar()和 putchar()都不是真正的函数，它们被定义为供预处理器使用的宏，

🎈（一）getchar()

getchar函数是从标准的输入设备（如键盘）上输入一个字符，不带任何参数，格式为：
getchar（）:
getchar函数将输入的第一个字符作为函数的返回值，通常使用这个函数时，将函数的返回值赋予一个字符变量或者整型变量。

#include <stdio.h> //getchar是C语言的标准库函数
int main()
{	char ch;ch = getchar();printf("%c %d\n",ch,ch);printf("%c %d\n",ch-32,ch-32);return 0;
}

程序运行时输入 abc。得到结果应该为a

🎈（二）putchar()

putchar函数是向标准输出设备（屏幕）上输出一个字符的C语言标准函数，格式为：
putchar（ch）;
ch可以是变量、常量，转义字符或表达式。数据类型可以是字符型或整型。当ch是整型数据时，输出的是与其相对应的ASCII码值。

#include <stdio.h>
int main()
{   int p;char q; //此时定义的是字符变量，不是字符串，所以只能将一个字符的值赋予qp=98;q='a';putchar(p);printf("\n");putchar(q);return 0;
}

执行结果输出：

b 
a

 

⛳二、缓冲区

🎈（一）缓冲输入和无缓冲输入

无缓冲输入：即正在等待的程序可立即使用输入的字符

缓冲输入：用户输入的字符被收集并储存在一个被称为缓冲区（buffer）的临时存储区，按下Enter键后，程序才可使用用户输入的字符

为什么要有缓冲区：首先，把若干字符作为一个块进行传输比逐个发送 这些字符节约时间。其次，如果用户打错字符，可以直接通过键盘修正错误。当最后按下Enter键时，传输的是正确的输入。

拓展：
 
1.虽然缓冲输入好处很多，但是某些交互式程序也需要无缓冲输入。例如，在游戏中，你希望按下一个键就执行相应的指令。因此，缓冲输入和无缓冲输入都有用武之地。
 
2.ANSI C和后续的C标准都规定输入是缓冲的
 
3.回显无缓冲输入的getche()函数和用于无回显无缓冲输入的getch()函数（回显输入意味着用户输入的字符直接显示在屏幕上，无回显输入意味着击键后对应的字符不显示）
 
4.UNIX系统使用另一种不同的方式控制缓冲。在 UNIX系统中，可以使用ioctl()函数（该函数属于UNIX库，但是不属于C标 准）指定待输入的类型，然后用getchar()执行相应的操作

🎈（二）使用缓冲输入

缓冲输入用起来比较方便，因为在把输入发送给程序之前，用户可以编辑输入。但是，在使用输入的字符时，它也会给程序员带来麻烦。缓冲输入要求用户按下Enter键发送输入。这一动作也传送了换行符，程序必须妥善处理这个麻烦的换行符。

🎈（三）完全缓冲I/O和行缓冲I/O

缓冲分为两类：完全缓冲I/O和行缓冲I/O。

完全缓冲I/O：当缓冲区被填满时才刷新缓冲区（内容被发送至目的地），通常出现在文件输入中。缓冲区的大小取决于系统，常见的大小是 512 字节和 4096字节。

行缓冲I/O：在出现换行符时刷新缓冲区。键盘输入通常是行缓冲输入，所 以在按下Enter键后才刷新缓冲区。
 

⛳三、键盘输入和文件

🎈（一）文件、流和键盘输入

文件：文件（file）是存储器中储存信息的区域。通常，文件都保存在某种永久存储器中（如，硬盘、U盘或DVD等）。毫无疑问，文件对于计算机系统相当重要。例如，你编写的C程序就保存在文件中，用来编译C程序的程序也保存在文件中

后者说明，某些程序需要访问指定的文件。当编译储存在名为 echo.c 文件中的程序时，编译器打开echo.c文件并读取其中的内容。当编译器处理完后，会关闭该文件。其他程序，例如文字处理器，不仅要打开、读取和关闭文件，还要把数据写入文件。C 是一门强大、灵活的语言，有许多用于打开、读取、写入和关闭文件的库函数

1.C可以使用主机操作系统的基本文件工具直接处理文件，这些直接调用操作系统的函数被称为底层 I/O （low-level I/O）。 由于计算机系统各不相同，所以不可能为普通的底层I/O函数创建标准库， ANSI C也不打算这样做
 
然而从较高层面上，C还可以通过标准I/O包 （standard I/O package）来处理文件。这涉及创建用于处理文件的标准模型和一套标准I/O函数。在这一层面上，具体的C实现负责处理不同系统的差异，以便用户使用统一的界面。
 
2.上面讨论的差异指的是什么？例如，不同的系统储存文件的方式不同。 有些系统把文件的内容储存在一处，而文件相关的信息储存在另一处；有些系统在文件中创建一份文件描述。在处理文件方面，有些系统使用单个换行符标记行末尾，而其他系统可能使用回车符和换行符的组合来表示行末尾。 有些系统用最小字节来衡量文件的大小，有些系统则以字节块的大小来衡量。
 
如果使用标准 I/O 包，就不用考虑这些差异。因此，可以用 if (ch == ‘\n’)检查换行符。即使系统实际用的是回车符和换行符的组合来标记行末尾，I/O函数会在两种表示法之间相互转换。

流：从概念上看，C程序处理的是流而不是直接处理文件。流（stream）是一个实际输入或输出映射的理想化数据流。这意味着不同属性和不同种类的输入，由属性更统一的流来表示。于是，打开文件的过程就是把流与文件相关联，而且读写都通过流来完成。

键盘输入：绝大部分系统（不是全部）都有办法通过键盘模拟文件结尾条件，C把输入和输出设备视为存储设备上的普通文件，尤其是把键盘和显示设备视为每个C程序自动打开的文件。stdin流表示键盘输入，stdout流表示屏幕输出。getchar()、putchar()、 printf()和scanf()函数都是标准I/O包的成员，处理这两个流。

🎈（二）文件结尾

计算机操作系统要以某种方式判断文件的开始和结束。

1.检测文件结尾

检测文件结尾的一种方法是，在文件末尾放一个特殊的字符标记文件结尾

CP/M、IBM-DOS和MS-DOS的文本文件曾经用过这种方法。如今，这些操作系统可以使用内嵌的Ctrl+Z字符来标记文件结尾。这曾经是操作系统使用的唯一标记， 不过现在有一些其他的选择，例如记录文件的大小。所以现代的文本文件不一定有嵌入的Ctrl+Z，但是如果有，该操作系统会将其视为一个文件结尾标记

操作系统使用的另一种方法是储存文件大小的信息。

如果文件有3000字节，程序在读到3000字节时便达到文件的末尾。MS-DOS 及其相关系统使用这种方法处理二进制文件，因为用这种方法可以在文件中储存所有的字符， 包括Ctrl+Z。新版的DOS也使用这种方法处理文本文件。UNIX使用这种方法处理所有的文件。

2.返回值EOF

无论操作系统实际使用何种方法检测文件结尾，在C语言中，用getchar()读取文件检测到文件结尾时将返回一个特殊的值，即EOF（end of file的缩写）。scanf()函数检测到文件结尾时也返回EOF

通常， EOF定义在stdio.h文件中：#define EOF (-1)

为什么是-1？因为getchar()函数的返回值通常都介于0～127，这些值对 应标准字符集。但是，如果系统能识别扩展字符集，该函数的返回值可能在 0～255之间。无论哪种情况，-1都不对应任何字符，所以，该值可用于标记文件结尾。
 
某些系统也许把EOF定义为-1以外的值，但是定义的值一定与输入字符所产生的返回值不同。如果包含stdio.h文件，并使用EOF符号，就不必担心EOF值不同的问题。这里关键要理解EOF是一个值，标志着检测到文件结尾，并不是在文件中找得到的符号。

如何在程序中使用EOF？

把getchar()的返回值和EOF作比较。如果两值不同，就说明没有到达文件结尾。也就是说，可以使用下面这样的表达式：

int ch;
while ((ch = getchar()) != EOF)

1. 不用定义EOF，因为stdio.h中已经定义过了。
2. 不用担心EOF的实际值，因为EOF在stdio.h中用#define预处理指令定义，可直接使用，不必再编写代码假定EOF为某值。
3. 变量ch的类型从char变为int，因为char类型的变量只能表示0～255的无符号整数，但是EOF的值是-1，还好，getchar()函数实际返回值的类型是 int，所以它可以读取EOF字符。如果实现使用有符号的char类型，也可以把 ch声明为char类型，但最好还是用更通用的形式。
4. 由于getchar()函数的返回类型是int，如果把getchar()的返回值赋给char类 型的变量，一些编译器会警告可能丢失数据。
5. 使用该程序进行键盘输入，要设法输入EOF字符。不能只输入字符EOF，也不能只输入-1（输入-1会传送两个字符：一个连字符和一个数字 1）。正确的方法是，必须找出当前系统的要求。例如，在大多数UNIX和 Linux系统中，在一行开始处按下Ctrl+D会传输文件结尾信号。许多微型计算机系统都把一行开始处的Ctrl+Z识别为文件结尾信号，一些系统把任意位置的Ctrl+Z解释成文件结尾信号。
    

⛳四、重定向连接程序和文件

程序可以通过两种方式使用文件。

第 1 种方法是，显式使用特定的函数打开文件、关闭文件、读取文件、写入文件，诸如此类。

第 2 种方法是，设计能与键盘和屏幕互动的程序，通过不同的渠道重定向输入至文件和从文件输出。

换言之，把stdin流重新赋给文件。继续使用getchar()函数从输入流中获取数据，但它并不关心从流的什么位置获取数据。虽然这种重定向的方法在某些方面有些限制，但是用起来比较简单，而且能让读者熟悉普通的文件处理技术。

重定向的一个主要问题与操作系统有关，与C无关。尽管如此，许多C 环境中（包括UNIX、Linux和Windows命令提示模式）都有重定向特性，而 且一些C实现还在某些缺乏重定向特性的系统中模拟它。

🎈（一）重定向输入

重定向输入让程序使用文件而不是键盘输入

echo_eof < words

<符号是UNIX和DOS/Windows的重定向运算符。该运算符使words文件与stdin流相关联，把文件中的内容导入echo_eof程序。echo_eof程序本身并不知道（或不关心）输入的内容是来自文件还是键盘，它只知道这是需要导入的字符流，所以它读取这些内容并把字符逐个打印在屏幕上，直至读到文件结尾。因为C把文件和I/O设备放在一个层面，所以文件就是现在的I/O设 备

🎈（二）重定向输出

重定向输出让程序输出至文件而不是屏幕

echo_eof>mywords

>符号是第2个重定向运算符。它创建了一个名为mywords的新文件，然后把echo_eof的输出（即，你输入字符的副本）重定向至该文件中。重定向把stdout从显示设备（即，显示器）赋给mywords文件。如果已经有一个名为 mywords的文件，通常会擦除该文件的内容，然后替换新的内容（但是，许 多操作系统有保护现有文件的选项，使其成为只读文件）。所有出现在屏 的字母都是你刚才输入的，其副本储存在文件中。在下一行的开始处按下 Ctrl+D（UNIX）或Ctrl+Z（DOS）即可结束该程序

🎈（三）组合重定向

假设希望制作一份mywords文件的副本，并命名为savewords。 只需输入以下命令即可：

echo_eof < mywords > savewords或echo_eof > savewords < mywords

在UNIX、Linux或Windows/DOS系统中使用两个重定向运算符 （<和>）时，要遵循以下原则：

1. 重定向运算符连接一个可执行程序（包括标准操作系统命令）和一个数据文件，不能用于连接一个数据文件和另一个数据文件，也不能用于连接一个程序和另一个程序。
2. 使用重定向运算符不能读取多个文件的输入，也不能把输出定向至多个文件。
3. 通常，文件名和运算符之间的空格不是必须的，除非是偶尔在UNIX shell、Linux shell或Windows命令行提示模式中使用的有特殊含义的字符。
4. 命令与重定向运算符的顺序无关

重定向是一个命令行概念，因为我们要在命令行输入特殊的符号发出指令
 
如果不使用命令行环境，也可以使用重定向。首先，一些集成开发环境提供了菜单选项，让用户指定重定向。其次，对于 Windows系统，可以打开命令提示窗口，并在命令行运行可执行文件。
 

⛳五、输入输出中需要注意的问题

🎈（一）缓冲输入带来的问题

混合使用 getchar()和 scanf()时，如果在调用 getchar()之前，scanf()在输入行留下一个换行符，会导致一些问题。不过，意识到这个问题就可以在程序中妥善处理

🎈（二）混合数值和字符输入

假设程序要求用 getchar()处理字符输入，用 scanf()处理数值输入，这两 个函数都能很好地完成任务，但是不能把它们混用。因为 getchar()读取每个 字符，包括空格、制表符和换行符；而 scanf()在读取数字时则会跳过空格、 制表符和换行符。
 

⛳六、输入验证（防御性编程）

在实际应用中，用户不一定会按照程序的指令行事。用户的输入和程序 期望的输入不匹配时常发生，这会导致程序运行失败。作为程序员，除了完成编程的本职工作，还要事先预料一些可能的输入错误，这样才能编写出能检测并处理这些问题的程序。

常用的方法：

1. 使用关系表达式来排除
2. 检查scanf()的返回值
3. 常需要涉及if选择结构
    

⛳七、C语言实现菜单浏览

许多计算机程序都把菜单作为用户界面的一部分。菜单给用户提供方便的同时，却给程序员带来了一些麻烦。

同样也是第五点中提到的问题

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行文至此，落笔为终。文末搁笔，思绪驳杂。只道谢不道别。早晚复相逢，且祝诸君平安喜乐，万事顺意。

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