【第四章·键盘输入和屏幕输出】第一节：单个字符的输入/输出

标签：输出 ch putchar 字符第一节键盘输入 ASCII getchar

章节内容导读：

键盘输入和屏幕输出是编写简单的顺序结构程序时最常用到的操作。C 程序中的键盘输入和屏幕输出都是通过调用输入 / 输出函数实现的。本章介绍常用的输入 / 输出函数，建议这部分内容当作手册内容即用即学，或者自学 “C 语言程序设计精髓” MOOC 课程中的第 3 周视频，主要内容如下：

字符常量与转义字符
字符输入函数 getchar() 与字符输出函数 putchar()
数据的格式化输出函数 printf() 与数据的格式化输入函数 scanf()

4.1.1 字符常量

转义字符

C 语言中的字符常量是用单引号括起来的一个字符。例如，'a' 是字符常量，而 a 则是一个标识符。再如，'3' 表示一个字符常量，而 3 则表示一个整数。

把字符放在一对单引号里的做法，适用于多数可打印字符，但不适用于某些控制字符（如回车符、换行符等）。C 语言中用转义字符（Escape Character）即以反斜线（\）开头的字符序列来描述特定的控制字符。常用的转义字符如表 4-1 所示。

例如，前几章的程序实例中涉及的字符 '\n'，就是一种转义字符，它用于控制输出时的换行处理，即将光标移到下一行的起始位置。
与 '\n' 不同的是，'\r' 则表示回车，但不换行，即将光标移到当前行的起始位置。
再如，'\0' 代表 ASCII 码值为 0 的字符，它代表一个字符，而不是两个字符。
而 '\t' 为水平制表符，相当于按下 Tab 键。屏幕上的一行通常被划分成若干个域，相邻域之间的交界点称为 “制表位”，每个域的宽度就是一个 Tab 宽度，有些开发环境对 Tab 宽度的默认设置为 4，而有些则为 8，多数人习惯上将其设置为 4。
注意，每次按下 Tab 键，并不是从当前光标位置向后移动一个 Tab 宽度，而是移到下一个制表位，实际移动的宽度视当前光标位置距相邻的下一个制表位的距离而定。

另外值得注意的是：当转义序列出现在字符串中时，是按单个字符计数的。例如，字符串 "abc\n" 的长度是 4，而非 5。因为字符 '\n' 代表 1 个字符。

ASCII 码

由于字符型（char）变量仅占 1 个字节的内存空间，因此它只能存放 1 个字符。

字符型变量的取值范围取决于计算机系统所使用的字符集。目前计算机上广泛使用的字符集是 ASCII 码（美国标准信息交换码）字符集（详见附录 D）。该字符集规定了每个字符所对应的编码，即在字符序列中的 “序号”。也就是说，每个字符都有一个等价的整型值与其相对应，这个整型值就是该字符的 ASCII 码。从这个意义上而言，可将 char 型看成是一种特殊的 int 型。

一个整型数在内存中是以二进制形式存储的，而一个字符在内存中也是以其对应的 ASCII 码的二进制形式存储的。例如，字符 'A' 在内存中存储的是其 ASCII 码 65 的二进制值，存储形式与整型数 65 类似，只是在内存中所占的字节数不同而已。char 型数据占 1 个字节，而 int 型数据在 16 位系统中占 2 个字节，在 32 位系统中占 4 个字节。

在 ASCII 码取值范围内，对 char 型数据和 int 型数据进行相互转换不会丢失信息，二者可以进行混合运算。同时，一个 char 型数据既能以字符型格式输出（%c），也能以整型格式输出（%d），以整型格式输出时就是直接输出其 ASCII 码的十进制值。

Unicode 字符集

由于不同国家和地区制定的编码标准互不兼容，无法将不同语言的文字存储在同一段编码的文本中，不便于国际的信息交流，不能跨语言、跨平台文本转换和处理，为了解决这个问题，国际标准化组织（ISO）制定了更强大的编码标准——Unicode 字符集，为各种语言中的每个字符设定统一且唯一的数字编号，所有字符统一用 2 个字节保存，也称为宽字节字符。

4.1.2 字符的输入输出

getchar() 和 putchar()

getchar() 和 putchar() 是 C 标准函数库中专门用于字符输入 / 输出的函数。

函数putchar() 的作用是把一个字符输出到屏幕的当前光标位置。而函数 getchar() 的作用是从键盘读取字符。

当程序调用 getchar() 时，程序就等待用户按键，用户从键盘输入的字符会被首先放到输入缓冲区中，直到用户按下回车键为止（回车符也会被放到输入缓冲区中）。当用户键入回车后，getchar() 才开始从标准输入流中读取字符，并且每次调用只读取一个字符，其返回值是用户输入的字符的 ASCII 码。

若遇到文件结尾（End-Of-File），则返回 -1，且将用户输入的字符回显到屏幕上。
如果用户在按回车之前输入了多个字符，那么其他字符会继续留在输入缓冲区中，等待后续 getchar() 函数调用来读取，即后续的 getchar() 调用直接从缓冲区中读取字符，直到缓冲区中的字符（包括回车）全部读完后，才会等待用户按键，只要缓冲区中有字符就不会等待用户的按键操作。

案例演示：字母大小写转换

【例 4.1】从键盘输入一个大写英文字母，将其转换为小写字母后，再显示到屏幕上。

【问题求解方法分析】观察附录 D 中的常用 ASCII 字符表，可以发现这样一个规律，即小写英文字母的 ASCII 码值比相应的大写英文字母的 ASCII 码值大 32，即 'a' 与 'A'，'b' 与 'B'，'c' 与 'C'……的 ASCII 码值均相差 32。根据这一规律，可轻松实现大小写英文字母之间的转换。程序如下：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    char ch;
    printf("Press a key and then press Enter: ");
    ch = getchar(); // 从键盘输入一个字符，按回车键结束输入，该字符被存入变量 ch
    ch = ch + 32;   // 将大写英文字母转换为小写英文字母
    putchar(ch);    // 在屏幕上显示变量 ch 中的字符
    putchar('\n');  // 输出一个回车换行控制符

    return 0;
}

程序的运行结果如下：

程序第 7 行语句首先调用函数 getchar() 从键盘输入一个字符，然后将读入的字符即函数 getchar() 的返回值赋值给字符型变量 ch。注意，函数 getchar() 没有参数，函数的返回值就是从终端键盘读入的字符。因此，不要把该语句写成如下形式：

getchar(ch); /* 错误的使用方法 */

第 8 行语句将变量 ch 中的大写英文字母的 ASCII 码值加上 32，即可得到相应的小写英文字母的 ASCII 码值，从而实现大写英文字母到小写英文字母的转换。由于字符 'a' 与字符 'A' 相减，相当于字符 'a' 与字符 'A' 的 ASCII 码值相减，也相当于字符 'b' 与字符 'B' 的 ASCII 码值相减……而二者相减的差值就是 32，因此第 8 行语句与下面的语句是等价的：

ch = ch + ('a' - 'A');

第 9 行语句调用函数 putchar() 向终端显示器屏幕的当前光标位置输出 ch 中的字符，函数 putchar() 的参数就是待输出的字符，这个字符既可以是可打印字符，也可以是转义字符。例如，第 10 行调用函数 putchar() 输出的就是转义字符 \n，作用是将光标换到下一行的起始位置。

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