C语言的单字符IO之getchar()和putchar()

╰半橙微兮° 2023-02-20 12:20 21阅读 0赞

# C语言的单字符IO之getchar()和putchar() #

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## 引言 ##

getchar()和putchar()每次只处理一个字符。你可能认为这种方法很低级，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处理程序所用的核心方法。

## 示例分析 ##

/* echo.c -- repeats input */
    #include <stdio.h>
    int main(void)
    { 
        char ch;
        
        while ((ch = getchar()) != '#')
            putchar(ch);
        
        return 0;
    }

该程序获取键盘输入的字符，并把这些字符发送到屏幕上。程序使用while循环，当读到`#`字符时停止。

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，因此程序中要包含这个头文件（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）。运行程序后，与用户的交互如下：

Hello,there. I would[用户输入]
    Hello,there. I would
    like a #3 bag of potatoes.[用户输入]
    like a

为什么输入的字符能直接在屏幕上显示？如果用一个特殊字符（如，`#`）来结束输入，就无法在文本中使用这个字符，是否有更好的方法结束输入？要回答这些问题，首先要了解C程序如何处理键盘输入，尤其是缓冲和标准输入文件的概念。

## 缓冲区 ##

如果在一些老式系统运行上面的程序，你输入的文本时可能显示如下

HHeelllloo,,tthheerree..  II  wwoouulldd
    lliikkee  aa  #

像这样回显用户输入的字符后立即重复打印该字符是属于**无缓冲（或直接）输入**，即正在等待的程序可立即使用输入的字符。对于该例，大部分系统用户按下Enter键之前不会重复打印刚输入的字符，这种输入形式属于**缓冲输入**。用户输入的字符被收集并存储在一个被称为缓冲区的临时存储区，按下ENTER键后，程序才可使用用户输入的字符。如下图所示，  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0dhbGF4eV9Sb2JvdA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

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。

缓冲输入有这么多好处，为什么还要使用无缓冲输入呢？因为一些交互式程序需要无缓冲输入。例如，在游戏中，你希望按下一个键就执行相应的指令。当你玩LOL的时候不会希望每次放技能都要按下ENTER，你的英雄才动作吧！！！因此缓冲输入与无缓冲输入都有用武之地。

缓冲分两类：\*\*完全缓冲I/O和行缓冲I/O。\*\*完全缓冲输入指的是当缓冲区填被满时才刷新缓冲区（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指的是在出现换行符时刷新缓冲区，键盘输入通常是行缓冲输入，所以按下ENTER键后才刷新缓冲区。

那么使用缓冲输入还是无缓冲输入？ANSI C和后续的C标准都规定输入是缓冲的，不过最初K&R把这个决定权交给了编译器的编写者。

ANSI 没有提供调用无缓冲输入的标准方式，这意味着是否能进行无缓冲输入取决于计算机系统。

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参考资料：

\[1\] 史蒂芬・普拉达. C Primer Plus (第6版) 中文版\[M\]. 人民邮电出版社, 2016.

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