练习24：输入输出和文件

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译者：

你已经学会了使用printf来打印变量，这非常不错，但是还需要学习更多。这个练习中你会用到fscanf和fgets在结构体重构建关于一个人的信息。在这个关于读取输入的简介之后，你会得到C语言IO函数的完整列表。其中一些你已经见过并且使用过了，所以这个练习也是一个记忆练习。

#include 
    
     #include "dbg.h"#define MAX_DATA 100typedef enum EyeColor {    BLUE_EYES, GREEN_EYES, BROWN_EYES,    BLACK_EYES, OTHER_EYES} EyeColor;const char *EYE_COLOR_NAMES[] = {    "Blue", "Green", "Brown", "Black", "Other"};typedef struct Person {    int age;    char first_name[MAX_DATA];    char last_name[MAX_DATA];    EyeColor eyes;    float income;} Person;int main(int argc, char *argv[]){    Person you = {.age = 0};    int i = 0;    char *in = NULL;    printf("What's your First Name? ");    in = fgets(you.first_name, MAX_DATA-1, stdin);    check(in != NULL, "Failed to read first name.");    printf("What's your Last Name? ");    in = fgets(you.last_name, MAX_DATA-1, stdin);    check(in != NULL, "Failed to read last name.");    printf("How old are you? ");    int rc = fscanf(stdin, "%d", &you.age);    check(rc > 0, "You have to enter a number.");    printf("What color are your eyes:\n");    for(i = 0; i <= OTHER_EYES; i++) {        printf("%d) %s\n", i+1, EYE_COLOR_NAMES[i]);    }    printf("> ");    int eyes = -1;    rc = fscanf(stdin, "%d", &eyes);    check(rc > 0, "You have to enter a number.");    you.eyes = eyes - 1;    check(you.eyes <= OTHER_EYES && you.eyes >= 0, "Do it right, that's not an option.");    printf("How much do you make an hour? ");    rc = fscanf(stdin, "%f", &you.income);    check(rc > 0, "Enter a floating point number.");    printf("----- RESULTS -----\n");    printf("First Name: %s", you.first_name);    printf("Last Name: %s", you.last_name);    printf("Age: %d\n", you.age);    printf("Eyes: %s\n", EYE_COLOR_NAMES[you.eyes]);    printf("Income: %f\n", you.income);    return 0;error:    return -1;}

这个程序非常简单，并且引入了叫做fscanf的函数，意思是“文件的格式化输入”。scanf家族的函数是printf的反转版本。printf用于以某种格式打印数据，然而scanf以某种格式读取（或者扫描）输入。

文件开头没有什么新的东西，所以下面只列出main所做的事情：

ex24.c:24-28

创建所需的变量。

ex24.c:30-32

使用fgets函数获取名字，它从输入读取字符串（这个例子中是stdin），但是确保它不会造成缓冲区溢出。

ex24.c:34-36

对 you.last_name执行相同操作，同样使用了fgets。

ex24.c:38-39

使用fscanf来从stdin读取整数，并且将其放到you.age中。你可以看到，其中使用了和printf相同格式的格式化字符串。你也应该看到传入了you.age的地址，便于fsnaf获得它的指针来修改它。这是一个很好的例子，解释了使用指向数据的指针作为“输出参数”。

ex24.c:41-45

打印出用于眼睛颜色的所有可选项，并且带有EyeColor枚举所匹配的数值。

ex24.c:47-50

再次使用了fscanf，从you.eyes中获取数值，但是保证了输入是有效的。这非常重要，因为用户可以输入一个超出EYE_COLOR_NAMES数组范围的值，并且会导致段错误。

ex24.c:52-53

获取you.income的值。

ex24.c:55-61

将所有数据打印出来，便于你看到它们是否正确。要注意EYE_COLOR_NAMES用于打印EyeColor枚举值实际上的名字。

你会看到什么

当你运行这个程序时，你应该看到你的输入被适当地转换。你应该尝试给它非预期的输入，看看程序是怎么预防它的。

$ make ex24cc -Wall -g -DNDEBUG    ex24.c   -o ex24$ ./ex24What's your First Name? ZedWhat's your Last Name? ShawHow old are you? 37What color are your eyes:1) Blue2) Green3) Brown4) Black5) Other> 1How much do you make an hour? 1.2345----- RESULTS -----First Name: ZedLast Name: ShawAge: 37Eyes: BlueIncome: 1.234500

如何使它崩溃

这个程序非常不错，但是这个练习中真正重要的部分是，scanf如何发生错误。对于简单的数值转换没有问题，但是对于字符串会出现问题，因为scanf在你读取之前并不知道缓冲区有多大。类似于gets的函数（并不是fgets，不带f的版本）也有一个我们已经避免的问题。它并不是道输入缓冲区有多大，并且可能会使你的程序崩溃。

要演示fscanf和字符串的这一问题，需要修改使用fgets的那一行，使它变成fscanf(stdin, "%50s", you.first_name)，并且城市再次运行。你会注意到，它读取了过多的内容，并且吃掉了你的回车键。这并不是你期望它所做的，你应该使用fgets而不是去解决古怪的scanf问题。

接下来，将fgets改为gets，接着使用valgrind来执行valgrind ./ex24 < /dev/urandom，往你的程序中输入一些垃圾字符串。这叫做对你的程序进行“模糊测试”，它是一种不错的方法来发现输入错误。这个例子中，你需要从/dev/urandom文件来输入一些垃圾，并且观察它如何崩溃。在一些平台上你需要执行数次，或者修改MAX_DATA来使其变小。

gets函数非常糟糕，以至于一些平台在程序运行时会警告你使用了gets。你应该永远避免使用这个函数。

最后，找到you.eyes输入的地方，并移除对其是否在正确范围内的检查。然后，为它输入一个错误的数值，比如-1或者1000。在Valgrind执行这些操作，来观察会发生什么。