08-gets()的替代品

11.2.3　 gets() 的替代品

过去通常用 fgets() 来代替 gets() ， fgets() 函数稍微复杂些，在处理输入方面与 gets() 略有不同。C11标准新增的 gets_s() 函数也可代替 gets() 。该函数与 gets() 函数更接近，而且可以替换现有代码中的 gets() 。但是，它是 stdio.h 输入/输出函数系列中的可选扩展，所以支持C11的编译器也不一定支持它。

1． fgets() 函数（和 fputs() ）

fgets() 函数通过第2个参数限制读入的字符数来解决溢出的问题。该函数专门设计用于处理文件输入，所以一般情况下可能不太好用。 fgets() 和 gets() 的区别如下。

• fgets() 函数的第2个参数指明了读入字符的最大数量。如果该参数的值是 n ，那么 fgets() 将读入 n-1 个字符，或者读到遇到的第一个换行符为止。
• 如果 fgets() 读到一个换行符，会把它存储在字符串中。这点与 gets() 不同， gets() 会丢弃换行符。
• fgets() 函数的第3个参数指明要读入的文件。如果读入从键盘输入的数据，则以 stdin （标准输入）作为参数，该标识符定义在 stdio.h 中。

因为 fgets() 函数把换行符放在字符串的末尾（假设输入行不溢出），通常要与 fputs() 函数（和 puts() 类似）配对使用，除非该函数不在字符串末尾添加换行符。 fputs() 函数的第2个参数指明它要写入的文件。如果要显示在计算机显示器上，应使用 stdout （标准输出）作为该参数。程序清单11.7演示了 fgets() 和 fputs() 函数的用法。

程序清单11.7　 fgets1.c 程序

/*  fgets1.c  -- 使用 fgets() 和 fputs() */
#include <stdio.h>
#define STLEN 14
int main(void)
{
     char words[STLEN];
     puts("Enter a string, please.");
     fgets(words, STLEN, stdin);
     printf("Your string twice (puts(), then fputs()):\n");
     puts(words);
     fputs(words, stdout);
     puts("Enter another string, please.");
     fgets(words, STLEN, stdin);
     printf("Your string twice (puts(), then fputs()):\n");
     puts(words);
     fputs(words, stdout);
     puts("Done.");
     return 0;
}

下面是该程序的输出示例：

Enter a string, please.
apple pie
Your string twice (puts(), then fputs()):
apple pie
apple pie
Enter another string, please.
strawberry shortcake
Your string twice (puts(), then fputs()):
strawberry sh
strawberry shDone.

第1行输入， apple pie ，比 fgets() 读入的整行输入短，因此， apple pie\n\0 被存储在数组中。所以当 puts() 显示该字符串时又在末尾添加了换行符，因此 apple pie 后面有一行空行。因为 fputs() 不在字符串末尾添加换行符，所以并未打印出空行。

第2行输入， strawberry shortcake ，超过了大小的限制，所以 fgets() 只读入了13个字符，并把 strawberry sh\0 存储在数组中。再次提醒读者注意， puts() 函数会在待输出字符串末尾添加一个换行符，而 fputs() 不会这样做。

fgets() 函数返回指向 char 的指针。如果一切进行顺利，该函数返回的地址与传入的第1个参数相同。但是，如果函数读到文件结尾，它将返回一个特殊的指针：空指针（null pointer）。该指针保证不会指向有效的数据，所以可用于标识这种特殊情况。在代码中，可以用数字 0 来代替，不过在C语言中用宏 NULL 来代替更常见（如果在读入数据时出现某些错误，该函数也返回 NULL ）。程序清单11.8演示了一个简单的循环，读入并显示用户输入的内容，直到 fgets() 读到文件结尾或空行（即，首字符是换行符）。

程序清单11.8　 fgets2.c 程序

/*  fgets2.c  -- 使用 fgets() 和 fputs() */
#include <stdio.h>
#define STLEN 10
int main(void)
{
     char words[STLEN];
     puts("Enter strings (empty line to quit):");
     while (fgets(words, STLEN, stdin) != NULL && words[0] != '\n')
          fputs(words, stdout);
     puts("Done.");
     return 0;
}

下面是该程序的输出示例：

Enter strings (empty line to quit):
By the way, the gets() function
By the way, the gets() function
also returns a null pointer if it
also returns a null pointer if it
encounters end-of-file.
encounters end-of-file.
Done.

有意思，虽然 STLEN 被设置为 10 ，但是该程序似乎在处理过长的输入时完全没问题。程序中的 fgets() 一次读入 STLEN - 1 个字符（该例中为9个字符）。所以，一开始它只读入了“ By the wa ”，并存储为 By the wa\0 ；接着 fputs() 打印该字符串，而且并未换行。然后 while 循环进入下一轮迭代， fgets() 继续从剩余的输入中读入数据，即读入“ y, the ge ”并存储为 y, the ge\0 ；接着 fputs() 在刚才打印字符串的这一行接着打印第2次读入的字符串。然后 while 进入下一轮迭代， fgets() 继续读取输入、 fputs() 打印字符串，这一过程循环进行，直到读入最后的“ tion\n ”。 fgets() 将其存储为 tion\n\0 ， fputs() 打印该字符串，由于字符串中的 \n ，光标被移至下一行开始处。

系统使用缓冲的I/O。这意味着用户在按下Return键之前，输入都被存储在临时存储区（即，缓冲区）中。按下Return键就在输入中增加了一个换行符，并把整行输入发送给 fgets() 。对于输出， fputs() 把字符发送给另一个缓冲区，当发送换行符时，缓冲区中的内容被发送至屏幕上。

fgets() 存储换行符有好处也有坏处。坏处是你可能并不想把换行符存储在字符串中，这样的换行符会带来一些麻烦。好处是对于存储的字符串而言，检查末尾是否有换行符可以判断是否读取了一整行。如果不是一整行，要妥善处理一行中剩下的字符。

首先，如何处理掉换行符？一个方法是在已存储的字符串中查找换行符，并将其替换成空字符：

while (words[i] != '\n') // 假设\n在words中
     i++;
words[i] = '\0';

其次，如果仍有字符串留在输入行怎么办？一个可行的办法是，如果目标数组装不下一整行输入，就丢弃那些多出的字符：

while (getchar() != '\n')    // 读取但不存储输入，包括\n
     continue;

程序清单11.9在程序清单11.8的基础上添加了一部分测试代码。该程序读取输入行，删除存储在字符串中的换行符，如果没有换行符，则丢弃数组装不下的字符。

程序清单11.9　 fgets3.c 程序

/*  fgets3.c  -- 使用 fgets() */
#include <stdio.h>
#define STLEN 10
int main(void)
{
     char words[STLEN];
     int i;
     puts("Enter strings (empty line to quit):");
     while (fgets(words, STLEN, stdin) != NULL && words[0] != '\n')
     {
          i = 0;
          while (words[i] != '\n' && words[i] != '\0')
               i++;
          if (words[i] == '\n')
               words[i] = '\0';
          else    // 如果word[i] == '\0'则执行这部分代码
               while (getchar() != '\n')
                     continue;
          puts(words);
     }
     puts("done");
     return 0;
}

循环

while (words[i] != '\n' && words[i] != '\0')
     i++;

遍历字符串，直至遇到换行符或空字符。如果先遇到换行符，下面的 if 语句就将其替换成空字符；如果先遇到空字符， else 部分便丢弃输入行的剩余字符。下面是该程序的输出示例：

Enter strings (empty line to quit):
This
This
program seems
program s
unwilling to accept long lines.
unwilling
But it doesn't get stuck on long
But it do
lines either.
lines eit
done

空字符和空指针

程序清单11.9中出现了空字符和空指针。从概念上看，两者完全不同。空字符（或'\0'）是用于标记C字符串末尾的字符，其对应字符编码是0。由于其他字符的编码不可能是0，所以不可能是字符串的一部分。

空指针（或 NULL ）有一个值，该值不会与任何数据的有效地址对应。通常，函数使用它返回一个有效地址表示某些特殊情况发生，例如遇到文件结尾或未能按预期执行。

空字符是整数类型，而空指针是指针类型。两者有时容易混淆的原因是：它们都可以用数值0来表示。但是，从概念上看，两者是不同类型的 0 。另外，空字符是一个字符，占 1 字节；而空指针是一个地址，通常占 4 字节。

2． gets_s() 函数

C11新增的 gets_s() 函数（可选）和 fgets() 类似，用一个参数限制读入的字符数。假设把程序清单11.9中的 fgets() 换成 gets_s() ，其他内容不变，那么下面的代码将把一行输入中的前9个字符读入 words 数组中，假设末尾有换行符：

gets_s(words, STLEN);

gets_s() 与 fgets() 的区别如下。

• gets_s() 只从标准输入中读取数据，所以不需要第3个参数。
• 如果 gets_s() 读到换行符，会丢弃它而不是存储它。
• 如果 gets_s() 读到最大字符数都没有读到换行符，会执行以下几步。首先把目标数组中的首字符设置为空字符，读取并丢弃随后的输入直至读到换行符或文件结尾，然后返回空指针。接着，调用依赖实现的“处理函数”（或你选择的其他函数），可能会中止或退出程序。

第2个特性说明，只要输入行未超过最大字符数， gets_s() 和 gets() 几乎一样，完全可以用 gets_s() 替换 gets() 。第3个特性说明，要使用这个函数还需要进一步学习。

我们来比较一下 gets() 、 fgets() 和 gets_s() 的适用性。如果目标存储区装得下输入行，3个函数都没问题。但是 fgets() 会保留输入末尾的换行符作为字符串的一部分，要编写额外的代码将其替换成空字符。

如果输入行太长会怎样？使用 gets() 不安全，它会擦写现有数据，存在安全隐患。 gets_s() 函数很安全，但是，如果并不希望程序中止或退出，就要知道如何编写特殊的“处理函数”。另外，如果打算让程序继续运行， gets_s() 会丢弃该输入行的其余字符，无论你是否需要。由此可见，当输入太长，超过数组可容纳的字符数时， fgets() 函数最容易使用，而且可以选择不同的处理方式。如果要让程序继续使用输入行中超出的字符，可以参考程序清单11.8中的处理方法。如果想丢弃输入行的超出字符，可以参考程序清单11.9中的处理方法。

所以，当输入与预期不符时， gets_s() 完全没有 fgets() 函数方便、灵活。也许这也是 gets_s() 只作为C库的可选扩展的原因之一。鉴于此， fgets() 通常是处理类似情况的最佳选择。

3． s_gets() 函数

程序清单11.9演示了 fgets() 函数的一种用法：读取整行输入并用空字符代替换行符，或者读取一部分输入，并丢弃其余部分。既然没有处理这种情况的标准函数，我们就创建一个，在后面的程序中会用得上。程序清单11.10提供了一个这样的函数。

程序清单11.10　 s_gets() 函数

char * s_gets(char * st, int n)
{
     char * ret_val;
     int i = 0;
     ret_val = fgets(st, n, stdin);
     if (ret_val)    // 即，ret_val != NULL
     {
          while (st[i] != '\n' && st[i] != '\0')
               i++;
          if (st[i] == '\n')
               st[i] = '\0';
          else<ins>
</ins>               while (getchar() != '\n')
                     continue;
     }
     return ret_val;
}

如果 fgets() 返回 NULL ，说明读到文件结尾或出现读取错误， s_gets() 函数跳过了这个过程。它模仿程序清单11.9的处理方法，如果字符串中出现换行符，就用空字符替换它；如果字符串中出现空字符，就丢弃该输入行的其余字符，然后返回与 fgets() 相同的值。我们在后面的示例中将讨论 fgets() 函数。

也许读者想了解为什么要丢弃过长输入行中的余下字符。这是因为，输入行中多出来的字符会被留在缓冲区中，成为下一次读取语句的输入。例如，如果下一条读取语句要读取的是 double 类型的值，就可能导致程序崩溃。丢弃输入行余下的字符保证了读取语句与键盘输入同步。

我们设计的 s_gets() 函数并不完美，它最严重的缺陷是遇到不合适的输入时毫无反应。它丢弃多余的字符时，既不通知程序也不告知用户。但是，用来替换前面程序示例中的 gets() 足够了。