Ввод / вывод на консоль
В языке С не определено никаких ключевых слов, с помощью которых можно выполнять ввод/вывод. Вместо них используются библиотечные функции. Система ввода/вывода языка С — это элегантная конструкция, которая обеспечивает гибкий и в то же время слаженный механизм передачи данных от одного устройства к другому. Впрочем, эта система достаточно большая и состоит из нескольких различных функций. Заголовочным файлом для функций ввода/вывода является <stdio.h> .
Имеются как консольные, так и файловые [1] функции ввода/вывода. С практической точки зрения консольный и файловый ввод/вывод отличаются друг от друга очень мало. Однако теоретически они находятся в двух очень «разных мирах». В этой главе подробно рассказывается о функциях ввода/вывода на консоль. В следующей же главе представлена система файлового ввода/вывода, а также говорится, что имеется общего между этими двумя системами.
За одним исключением, в этой главе рассказывается только о функциях ввода/вывода на консоль, которые определяются стандартом языка С. В стандарте языка С не определены никакие функции, предназначенные для выполнения различных операций управления экраном (например, позиционирования курсора) или вывода на него графики. И не определены потому, что эти операции на разных машинах очень сильно отличаются. Кроме того, в стандартном С не определены никакие функции, которые выполняют операции вывода в обычном или диалоговом окне, создаваемом в среде Windows. Функции ввода/вывода на консоль выполняют всего лишь телетайпный вывод. Однако в библиотеках большинства компиляторов имеются функции графики и управления экраном, предназначенные для той среды, в которой как раз и должны выполняться программы. И, конечно же, на языке С можно писать Windows-программы. Просто в С не определены функции, которые выполняли бы эти задачи напрямую.
В этой главе консольными функциями ввода/вывода называются те, которые выполняют ввод с клавиатуры и вывод на экран. В действительности же эти функции работают со стандартным потоком ввода и стандартным потоком вывода [2] . Более того, стандартный ввод [3] и стандартный вывод [4] могут быть перенаправлены на другие устройства. Таким образом, «консольные функции» не обязательно должны работать только с консолью. Перенаправление ввода/вывода описано в главе 9. В данной же главе предполагается, что ни стандартный ввод, ни стандартный вывод на другие устройства не перенаправляются.
[1] Ввод/вывод в файл и файловый ввод/вывод — синонимы.
[2] Иногда говорят, что ввод происходит со стандартного устройства ввода, а вывод — на стандартное устройство вывода.
[3] Стандартный ввод — логический файл для ввода данных, связываемый с физическим файлом или стандартным выводом другой программы при запуске. По умолчанию стандартный ввод в пакетном режиме связывается со входным потоком, а в диалоговом режиме — с терминалом.
[4] Стандартный вывод — логический файл вывода данных, связываемый с физическим файлом или стандартным вводом другой программы при запуске. По умолчанию стандартный вывод в пакетном режиме связывается с выходным потоком, а в диалоговом режиме — с терминалом.
Консольный ввод-вывод информации с примерами на C# и Windows Terminal
Консоль (Console)- характерная особенность ранних операционных систем (например, MS DOS), использующих интерфейс командной строки для интерактивного обмена информацией с пользователем. Консольные приложения используются и сейчас. По сравнению с графическим интерфейсом, интерфейс командной строки требует меньше системных ресурсов и предоставляет инструменты автоматизации для повторяющихся задач.
Наиболее яркими примерами интерфейсов командной строки (англ. Command line interface, CLI) являются: Командная оболочка Windows, PowerShell, а также Bash, доступная на всех платформах (наибольшее распространение Bash получил в Unix-системах и Mac, присутствует также в компонентах Подсистема Windows для Linux (англ. Windows Subsystem for Linux, WSL)).
В операционной системе Windows консоль называется окном командной строки, для вызова которой Вы можете пройти в меню Пуск — Командная строка. В 2019 году компания Micrsoft также представила Windows Terminal — современное консольное приложение для пользователей инструментов и оболочек командной строки, таких как Command Prompt, PowerShell и WSL.
Форма интерфейсов командной строки используется в основном для обработки сценариев команд с использованием последовательности операций чтения (для принятия данных путем ввода текстовой информации пользователем) и операций записи (в вывод консоли, для отображения результатов обратной связи).
На платформе Microsoft .Net Core такие операции в виде методов описаны в классе System.Console, предоставляющем базовую поддержку для приложений, считывающих и записывающих символы в консоль стандартных входных и выходных потоков.
Программный способ записи в вывод консоли
Для вывода информации на консоль применяются 2 ключевых метода класса Console — Console.WriteLine и Console.Write, отличие которых заключается в том, что WriteLine самостоятельно добавляет терминатор строки (разделитель строки) ко всему, что вы записали. Использование метода Write предполагает ручное разбиение строки на несколько путем добавления в запись вывода терминатора строки, где это необходимо.
Записывает указанные данные с текущим признаком конца строки в стандартный выходной поток.
Console.WriteLine(“Hello, World!”);
Console.WriteLine(“=Second Line=”);
Результатом вывода будет две строки.
Записывает текстовое представление заданного значения или значений в стандартный выходной поток без признака конца строки.
Console.Write(“Hello,”);
Console.Write(“ “);
Console.Write(“World!”);
Console.Write(Environment.NewLine);
Console.Write(“=Second Line=”);
Результат вывода этого примера идентичен.
Во втором примере для разделения строки используется в качестве терминатора свойство Environment.NewLine — это обеспечивает эффективный способ выбора комбинации символов конца строки, которая зависит от используемой вами платформы. Так, большинство Unix-систем применяет специальную комбинацию “\n” в качестве терминатора строки, тогда как Windows-системы “\r\n”.
Формирование строк
При выводе информации вы можете использовать операторы + или += , интерполяцию строк и иные методы для объединения и формирования строковых переменных.
Программный способ ввода информации с консоли
Как и запись в вывод, класс Console предоставляет различные методы для чтения ввода от пользователя.
Метод Console.ReadLine
Считывает набор символов до тех пор, пока не найдет признак окончания или новой строки, и возвращает все, что он считает, как строковое значение.
Console.WriteLine(“What is your name?”);
string response = Console.ReadLine();
Console.WriteLine(“Hello, “ + response+“!“);
Метод Console.Read
Считывает следующий символ в строке и возвращает его как код целочисленного символа.
Console.WriteLine(“Please, type anything: “);
int value = Console.Read();
Console.Write(“You typed: “ + (char)value);
В отличие от ReadLine , метод Read возвращает по одному символу за раз, пока не достигнет конца ввода. Read фактически не возвращает строку, он возвращает целое число, представление ASCII введенного символа. В примере используется функция char() для преобразования полученного целого числа, чтобы получить действительно введенный символ.
Метод Console.ReadKey
Считывает следующий символ в строке и возвращает его как экземпляр ConsoleKeyInfo.
ConsoleKeyInfo описывает нажатую клавишу, включая символ, представленный этой клавишей, и состояние управляющих клавиш-модификаторов (например, Shift, Alt и др.). Нижеследующий пример ожидает нажатия клавиши Enter.
Какие функции ввода вывода существуют в с
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 :
Вывод символа
Для вывода отдельного символа на консоль предназначена функция putchar() со следующим прототипом:
Выводимый символ в виде числового кода передается в putchar в качестве параметра, он же возвращается функцией.
Ввод символа
Для ввода одного символа с клавиатуры применяется функция getchar() , которая имеет следующий прототип:
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:
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:
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:
Применим функции getchar и putchar для ввода и вывода символов с клавиатуры:
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:
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:
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:
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 :
Ввод строк и fgets
Для ввода строки с клавиатуры применяется функция fgets() , которая имеет следующий прототип:
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 :
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:
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 :