【C语言】学习笔记第7章基本类型 7.3 字符类型

素颜马尾好姑娘i 2024-03-22 09:15 8阅读 0赞

### 【C语言】学习笔记 ###

#### 文章目录 ####

*   *  【C语言】学习笔记
     *   *  第7章 基本类型
         *   *  7.3 字符类型
             *   *  7.3.1 字符操作
                 *  7.3.2 有符号字符和无符号字符
                 *  7.3.3 算术类型
                 *  7.3.4 转义序列
                 *  7.3.5 字符处理函数
                 *  7.3.6 用scanf和printf读/写字符
                 *  7.3.7 用getchar和putchar读/写字符

#### 第7章 基本类型 ####

![在这里插入图片描述][95de5bc0bb054543852b3b6f2feb4d1f.png_pic_center]

计算机处理的是数而不是符号。我们用对行为的算术化程度 来衡量我们的理解力（和控制力）。

##### 7.3 字符类型 #####

char 类型，即字符类型（也称字符型）。char 类 型的值可以根据计算机的不同而不同，因为不同的机器可能会有不同的字符集。

> 【扩展】**字符集**
> 
> 当今最常用的字符集是美国信息交换标准码（ASCII）字符集，
> 
> ![在这里插入图片描述][23d679987b2a405a8784ea2a76440e86.png_pic_center]
> 
> 它用 7 位代码表 示 128 个字符。在 ASCII 码中，数字 0~9 用 0110000~0111001 码来表示，大写字母 A~Z 用 1000001~1011010 码来表示。

char 类型的变量可以用任意单字符赋值：

char ch; 
    ch = 'a'; /* lower-case a */ 
    ch = 'A'; /* upper-case A */ 
    ch = '0'; /* zero */ 
    ch = ' '; /* space */

字符常量需要用**单引号**括起来，而不是双引号。

###### 7.3.1 字符操作 ######

在 C 语言中字符的操作非常简单，因为存在这样一个事实：C 语言把字符当作小整数进行 处理。

在 C 语言中，字符和整数之间的关联是非常强的，字符常量事实上是 int 类型而不是 char 类型

当计算中出现字符时，C 语言只是使用它对应的整数值。

char ch; 
    int i; 
    i = 'a'; /* i is now 97 */ 
    ch = 65; /* ch is now 'A' */ 
    ch = ch + 1; /* ch is now 'B' */ 
    ch++; /* ch is now 'C' */

可以像比较数那样对字符进行比较。下面的 if 语句测试 ch 中是否含有小写字母，如果有， 那么它会把 ch 转换为相应的大写字母。

if ('a' <= ch && ch <= 'z') 
     ch = ch - 'a' + 'A';

###### 7.3.2 有符号字符和无符号字符 ######

既然 C 语言允许把字符作为整数来使用，那么 char 类型应该像整数类型一样存在符号型 和无符号型两种。通常有符号字符的取值范围是128~127，无符号字符的取值范围是 0~255。

C 语言标准没有说明普通 char 类型数据是有符号型还是无符号型，有些编译器把它们当作 有符号型来处理，有些编译器则将它们当作无符号型来处理。

基于上述原因， 标准 C 允许使用单词 signed 和 unsigned 来修饰 char 类型：

signed char sch; 
    unsigned char uch;

【可移植性技巧】不要假设 char 类型默认为 signed 或 unsigned。如果有区别，用 signed char 或 unsigned char 代替 char。

由于字符和整数之间的密切关系，`C89` 采用术语`整值类型`（integral type）来统称整数类型 和字符类型。后面我们会看到的枚举类型也属于整值类型。

`C99` 不使用术语“整值类型”，而是扩展了整数类型的含义，使其包含字符类型和枚举 类型。C99 中的\_Bool 型是无符号整数类型。

###### 7.3.3 算术类型 ######

整数类型和浮点类型统称为算术类型。下面对 `C89` 中的算术类型进行了总结分类。

*  整值类型：
    
     *  字符数型（char）；
     *  有符号整型（signed char、short int、int、long int）；
     *  无符号整型（unsigned char、unsigned short int、unsigned int、unsigned long int）；
     *  枚举类型。
 *  浮点类型（float、double、long double）

C99 的算术类型具有更复杂的层次。

*  整数类型：
    
     *  字符类型（char）；
     *  有符号整型，包括标准的（signed char、short int、int、long int、long long int）和扩展的；
     *  无符号整型，包括标准的（unsigned char、unsigned short int、unsigned int、 unsigned long int、unsigned long long int、\_Bool）和扩展的；
     *  枚举类型。
 *  浮点类型：
    
     *  实数浮点类型（float、double、long double）；
     *  复数类型（float\_Complex、double\_Complex、long double\_Complex）。

###### 7.3.4 转义序列 ######

为了使程序可以处理字符集中的每一个字符，C 语言提供了一种特殊的 表示法——转义序列（escape sequence）

转义序列共有两种：字符转义序列（character escape）和数字转义序列（numeric escape）。

下表→ 完整的**字符转义序列集合**：

![在这里插入图片描述][b9233a3e125b498c9a289c76e7833c2c.png_pic_center]

但是这里的字符转义也没办法完全打印所有的ASCII 字符，只是包含了一些最常用的字符。

**数字转义序列**可以表示任何字符，所以它可以解决上述问题。

为了把特殊字符书写成数字转义序列，首先需要在ASCII 码那样的表中查找字符的八进 制或十六进制值

![在这里插入图片描述][d2fcc5bdd82145619fdbd1e4f1bb739d.png_pic_center]

例如，ASCII 码中的 ESC 字符（十进制值为 27）对应的八进制值为 33，对应 的十六进制值为 1B。上述八进制或十六进制码可以用来书写转义序列。

*  八进制转义序列由字符\\和跟随其后的一个最多含有三位数字的八进制数组成。（此数 必须表示为无符号字符，所以最大值通常是八进制的 377。）例如，可以将转义字符写成 \\33 或\\033。跟八进制常量不同，**转义序列中的八进制数不一定要用 0 开头。**
 *  十六进制转义序列由\\x 和跟随其后的一个十六进制数组成。虽然标准 C 对十六进制数 的位数没有限制，但其必须表示成无符号字符（因此，如果字符长度是 8 位，那么十六 进制数的值不能超过 FF）。若采用这种表示法，可以把转义字符写成\\x1b 或\\x1B 的形 式。**字符 x 必须小写**，但是十六进制的数字（例如 b）不限大小写。

作为字符常量使用时，转义序列必须用一对单引号括起来。

转义序列可能有点隐晦，所以采用\#define 的方式给它们 命名通常是个不错的主意：

#define ESC '\33'

转义序列不是唯一一种用于表示字符的特殊表示法。**三联序列**提供了一种表示 字符`#、[、\、]、^、{、|、}和~`的方法，这些字符在一些语言的键盘上是打不出来的。 C99 增加了**通用字符名**。通用字符名跟转义序列相似，不同之处在于通用字符名可以用 在标识符中。

###### 7.3.5 字符处理函数 ######

一种更快捷且更易于移植的转换方法是调用 C 语言的 toupper 库函 数【将小写字母转换成大写字母】：

ch = toupper(ch); /* converts ch to upper case */

toupper 函数在被调用时检测参数（本例中为 ch）是否为小写字母。如果是，它会把参数 转换成相应的大写字母；否则，toupper 函数会返回参数的值。

调用 toupper 函数的程序需要在顶部放置下面这条\#include 指令：

#include <ctype.h>

toupper 函数不是在 C 函数库中唯一实用的字符处理函数。【之后我们会看到更多】

###### 7.3.6 用scanf和printf读/写字符 ######

转换说明`%c` 允许 scanf 函数和 printf 函数对单个字符进行读/写操作：

char ch; 
    scanf("%c", &ch); /* reads a single character */ 
    printf("%c", ch); /* writes a single character */

在读入字符前，scanf 函数**不会跳过空白字符**。

为了强制 scanf 函数在读入字符前跳 过空白字符，需要在格式串中的转换说明`%c` 前面加上一个空格：

scanf(" %c", &ch); /* skips white space, then reads ch */

因为通常情况下 scanf 函数不会跳过空白，所以它很容易检查到输入行的结尾：检查刚读 入的字符是否为换行符。例如，下面的循环将读入并且忽略掉当前输入行中剩下的所有字符：

do {
         
     scanf("%c", &ch); 
    } while (ch != '\n');

下次调用 scanf 函数时，将读入下一输入行中的第一个字符。【这个循环经常用来消除最后一个`\n` 字符的影响】

###### 7.3.7 用getchar和putchar读/写字符 ######

C 语言还提供了另外一些读/写单个字符的方法。

特别是， **可以使用 getchar 函数和 putchar 函数来取代 scanf 函数和 printf 函数**。

putchar 函数用于**写单个字符**：

putchar(ch);

每次调用 getchar 函数时，它会读入一个字符并将其返回。

为了保存这个字符，必须使用 赋值操作将其存储到变量中：

ch = getchar(); /* reads a character and stores it in ch */

事实上，getchar 函数返回的是一个 int 类型的值而不是 char 类型的值

和 scanf 函数一样，getchar 函数也不会在读取时跳过空白字符。

执行程序时，**使用 getchar 函数和 putchar 函数（胜于 scanf 函数和 printf 函数）可 以节约时间**。getchar 函数和 putchar 函数执行速度快有两个原因。

*  第一个原因是，这两个函 数比 scanf 函数和 printf 函数简单得多，因为 scanf 函数和 printf 函数是设计用来按不同 的格式读/写多种不同类型数据的。
 *  第二个原因是，为了额外的速度提升，通常 getchar 函数和 putchar 函数是作为宏来实现的

getchar 函数还有一个优于 scanf 函数的地方：因为返回的是读入的字符，所以 getchar 函数可以应用在多种不同的 C 语言惯用法中，包括搜索字符或**跳过所有出现的同一字符**的循环。

之前我们用了一个scanf 循环来跳过输入行的剩余部分：

do {
         
    	scanf("%c", &ch); 
    } while (ch != '\n');

用 getchar 函数重写上述循环，得到下面的代码：

do {
         
    	ch = getchar(); 
    } while (ch != '\n');

把 getchar 函数调用移到控制表达式中，可以精简循环：

while ((ch = getchar()) != '\n') 
    	;

实际上我们并不需要变量 ch，可以把 getchar 函数的返回值与换行符进行比较：【跳过输入行的剩余部分】

【惯用法】

while (getchar() != '\n') /* skips rest of line */ 
        ;

利用 getchar 函数跳过不定数量空格字符的语句：

while ((ch = getchar()) == ' ') /* skips blanks */ 
    	;

当循环终止时，变量 ch 将包含 getchar 函数遇到的**第一个非空白字符**。

【注意】如果在同一个程序中混合使用 getchar 函数和 scanf 函数，请一定要注意。scanf 函数倾向于遗留下它“扫视”过但未读取的字符（包括换行符）。

#include<stdio.h>
    
    int main(void) {
        
    
        int i, command;
    
        printf("Enter an integer: ");
        scanf("%d", &i);
        printf("%d\n", i);
        printf("Enter a command: ");
        command = getchar();
    
        printf("%c", command);
    
        return 0;
    }

这个程序的运行结果，

![在这里插入图片描述][bd9778c4f8ae4e1389231bc79f81ad2d.png_pic_center]

command 读取到了scanf 剩下的换行符，这很明显不是我们想要的。

**【程序】确定消息的长度**

编写一个程序来计算消息的长度。在用户输入消息后，程 序显示长度：

Enter a message: Brevity is the soul of wit.
    Your message was 27 character(s) long.

消息的长度包括空格和标点符号，但是**不包含消息结尾的换行符**。

`**length.c**`

#include<stdio.h>
    
    int main(void) {
        
    
        char ch;
        int len = 0;
    
        printf("Enter a message: ");
        ch = getchar();
    
        while (ch != '\n') {
        
            len++;
            ch = getchar();
        }
    
        printf("Your message was %d character(s) long. ", len);
    
        return 0;
    }

![在这里插入图片描述][c10caafe3f4d453e86e13024ee12fab0.png_pic_center]

当然如果使用惯用法，程序可以缩短成下面的形式：

#include<stdio.h>
    
    int main(void) {
        
    
        int len = 0;
    
        printf("Enter a message: ");
    
        while (getchar() != '\n') {
        
            len++;
        }
    
        printf("Your message was %d character(s) long. ", len);
    
        return 0;
    }

![在这里插入图片描述][b252f19fdc7b472aa7987d5d0daf3118.png_pic_center]

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