Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание - Бьёрн Страуструп

Б.10.2. Семейство функций printf()

Наиболее популярными функциями в стандартной библиотеке языка С являются функции ввода-вывода. Тем не менее рекомендуем использовать библиотеку iostream, потому что она безопасна с точки зрения типов и допускает расширение. Функция форматированного вывода printf() используется очень широко (в том числе и в программах на языке C++) и часто имитируется в других языках программирования.

В каждой версии число n — это количество записанных символов, а в случае неудачи — отрицательное число. На самом деле значение, возвращаемое функцией printf(), практически всегда игнорируется.

Объявление функции printf() имеет следующий вид:

int printf(const char* format ...);

Иначе говоря, эта функция получает строку в стиле языка С (как правило, строковый литерал), за которой следует список, состоящий из произвольного количества аргументов произвольного типа. Смысл этих дополнительных аргументов задается спецификаторами преобразования в форматной строке, например %c (вывести символ) и %d (вывести целое число). Рассмотрим пример.

int x = 5;

const char* p = "asdf";

printf("Значение x равно '%d', а значение p равно '%s'n",x,s);

Символ, следующий за знаком % управляет обработкой аргументов. Первый знак % применяется к первому дополнительному аргументу (в данном примере спецификатор %d применяется к переменной x), второй знак % относится ко второму дополнительному аргументу (в данном примере спецификатор %s применяется к переменной p) и т.д. В частности, рассмотренный выше вызов функции printf() приводит к следующему результату:

Значение x равно '5', а значение p равно 'asdf'

Затем происходит переход на новую строку.

В принципе соответствие между директивой преобразования % и типом, к которому она применяется, проверить невозможно. Рассмотрим пример.

printf("Значение x равно '%s', а значение p равно '%d'n",x,p); // ой!

Набор спецификаторов преобразования довольно велик и обеспечивает большую гибкость (а также много возможностей сделать ошибку). За символом % могут следовать спецификаторы, описанные ниже.

Нулевая или слишком маленькая ширина поля никогда не приводит к усечению вывода; дополнение вывода нулями или пробелами производится только тогда, когда заданная ширина поля превышает реальную.

Поскольку в языке C нет пользовательских типов в смысле языка C++, в нем нет возможностей для определения форматов вывода для таких классов, как complex, vector или string.

Стандартный поток вывода stdout в языке C соответствует потоку cout. Стандартный поток ввода stdin в языке С соответствует потоку cin. Стандартный поток сообщений об ошибках stderr в языке С соответствует потоку cerr. Эти соответствия между стандартными потоками ввода-вывода в языке C и C++ настолько близки, что потоки ввода-вывода как в стиле языка С, так и стиле языка С++ могут использовать один и тот ж буфер. Например, для создания одного и того же потока вывода можно использовать комбинацию операций над объектами cout и stdout (такая ситуация часто встречается в смешанном коде, написанном на языка С и С++). Эта гибкость требует затрат. Для того чтобы получить более высокую производительность, не смешивайте операции с потоками из библиотек stdio и iostream при работе с одним и тем же потоком, вместо этого вызывайте функцию ios_base::sync_with_stdio(false) перед выполнением первой операции ввода-вывода. В библиотеке stdio определена функция scanf(), т.е. операция ввода, похожая на функцию printf(). Рассмотрим пример.

int x;

char s[buf_size];

int i = scanf("Значение x равно '%d', а значение s равно '%s'n",&x,s);

Здесь функция scanf() пытается считать целое число в переменную x и последовательность символов, не являющихся разделителями, в массив s. Неформатные символы указывают, что они должны содержаться в строке ввода. Рассмотрим пример.

"Значение x равно '123', а значение s равно 'string 'n"

Программа введет число 123 в переменную x и строку "string", за которой следует 0, в массив s. Если вызов функции scanf() завершает работу успешно, результирующее значение (i в предыдущем вызове) будет равно количеству присвоенных аргументов-указателей (в данном примере это число равно 2); в противном случае оно равно EOF. Этот способ индикации ввода уязвим для ошибок (например, что произойдет, если вы забудете вставить пробел после строки "string" в строке ввода?). Все аргументы функции scanf() должны быть указателями. Мы настоятельно рекомендуем не использовать эту функцию.

Как же ввести данные, если мы вынуждены использовать библиотеку stdio? Один и из распространенных ответов гласит: “Используйте стандартную библиотечную функцию gets()”.

// очень опасный код:

char s[buf_size];

char* p = gets(s); // считывает строку в массив s

Вызов p=gets(s) будет вводить символы в массив s, пока не обнаружится символ перехода на новую строку или не будет достигнут конец файла. В этом случае в конец строки s после последнего символа будет вставлен 0. Если обнаружен конец файла или возникла ошибка, то указатель p устанавливается равным NULL (т.е. 0); в противном случае он устанавливается равным s. Никогда не используйте функцию gets(s) или ее эквивалент scanf("%s",s))! За прошедшие годы создатели вирусов облюбовали их слабые места: генерируя вводную строку, переполняющую буфер ввода (в данном примере строку s), они научились взламывать программы и атаковать компьютеры. Функция sprintf() страдает от таких же проблем, связанных с переполнением буфера.

Библиотека stdio содержит также простые и полезные функции чтения и записи символов.

Обратите внимание на то, что результатом этих функций является число типа int (а не переменная типа char или макрос EOF). Рассмотрим типичный цикл ввода в программе на языке С.

int ch; /* но не char ch; */

while ((ch=getchar())!=EOF) { /* какие-то действия */ }

Не применяйте к потоку два последовательных вызова ungetc(). Результат такого действия может оказаться непредсказуемым, а значит, программа не будет переносимой.

Мы описали не