9.3 结束键盘输入

缺乏、安全感 2022-12-11 04:25 150阅读 0赞

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1 、文件、流和键盘输入

2 、文件结尾

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在**[9.1节程序清单中][9.1]**，只要输入的字符中不含\#，那么程序在读到\#时才会结束。但是，  \#也是一个普通的字符，有时不可避免要用到。应该用一个在文本中用不到的字符来标记输入完成，这样的字符不会无意间出现在输入中，在你不希望结束程序的时候终止程序。C 的确提供了这样的字符，不过在此之前，先来了解一下C处理文件的方式。

### 1 、文件、流和键盘输入 ###

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。从较低层面上，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。

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。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。

在后面章节中将更详细地讨论文件。本章着重理解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。以上讨论的内容说明，可以用处理文件的方式来处理键盘输入。例如，程序读文件时要能检测文件的末尾才知道应在何处停止。因此，C 的输入函数内置了文件结尾检测器。既然可以把键盘输入视为文件，那么也应该能使用文件结尾检测器结束键盘输入。下面我们从文件开始，学习如何结束文件。

### 2 、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。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。下图演示了这种方法。

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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。

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  offile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。

那么，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：

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

如果正在读取的是键盘输入不是文件会怎样？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。了解这些以后，读者可以重写**[9.1节中程序清单][9.1]**的程序，如下程序清单所示。

//echo_eof.c -- 重复输入，直到文件结尾 
    #include　<stdio.h>
    int　main(void)
    {
        int　ch;
        while　((ch　=　getchar())　!=　EOF)
            putchar(ch);
        return　0;
    }

注意下面几点。

不用定义EOF，因为stdio.h中已经定义过了。

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。

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。

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。ch是整数不会影响putchar()，该函数仍然会打印等价的字符。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。

下面是在UNIX系统下运行echo\_eof.c程序的缓冲示例：

She　walks　in　beauty,　like　the　night
    She　walks　in　beauty,　like　the　night
    Of　cloudless　climes　and　starry　skies...
    Of　cloudless　climes　and　starry　skies...
    Lord　Byron
    Lord　Byron
    [Ctrl+D]

每次按下Enter键，系统便会处理缓冲区中储存的字符，并在下一行打印该输入行的副本。这个过程一直持续到以UNIX风格模拟文件结尾（按下Ctrl+D）。在PC中，要按下Ctrl+Z。我们暂停一会。既然echo\_eof.c程序能把用户输入的内容拷贝到屏幕上，那么考虑一下该程序还可以做什么。假设以某种方式把一个文件传送给它，然后它把文件中的内容打印在屏幕上，当到达文件结尾发现EOF信号时停止。或者，假设以某种方式把程序的输出定向到一个文件，然后通过键盘输入数据，用echo\_eof.c 来储存在文件中输入的内容。假设同时使用这两种方法：把输入从一个文件定向到echo\_eof.c中，并把输出发送至另一个文件，然后便可以使用上程序清单来拷贝文件。这个小程序有查看文件内容、创建一个新文件、拷贝文件的潜力，没想到一个小程序竟然如此多才多艺！  
关键是要控制输入流和输出流，这是我们下一个要讨论的主题。  
注意 模拟EOF和图形界面  
模拟EOF的概念是在使用文本界面的命令行环境中产生的。在这种环境  
中，用户通过击键与程序交互，由操作系统生成EOF信号。但是在一些实际  
应用中，却不能很好地转换成图形界面（如Windows和Macintosh），这些用  
户界面包含更复杂的鼠标移动和按钮点击。程序要模拟EOF的行为依赖于编  
译器和项目类型。例如，Ctrl+Z可以结束输入或整个程序，这取决于特定的  
设置。

[C]: https://blog.csdn.net/u014411348/article/details/103778691
[9.1]: https://blog.csdn.net/u014411348/article/details/108776934
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