8. Символьный тип данных
8.1 Общие сведения и библиотечные функции
Символьный тип относится к числу базовых (стандартных) типов. Символьная константа представляет собой любой символ, заключенный в апострофы. В памяти ЭВМ символы представляются своим двоичным кодом (порядковым номером). Символьные переменные объявляются с помощью ключевого слова char. Обычно для хранения символа используется один байт. Поскольку в памяти ЭВМ символ представляется в виде целого, то, как и другие целые типы, может быть со знаком и без знака, для объявления символьного типа без знака используется ключевое слово unsigned char. Если используется символьный тип со знаком char, то хранимые значения лежат в диапазоне от -128 до +127, при использовании беззнаковых символьных данных их значения лежат в диапазоне от 0 до 255. Оба типа определены в стандарте ANSI C, в котором используются для кодирования символов таблицы ASCII [5]. Первые 128 кодов (первая страница) во всех таблицах ASCII одинаковы и представляют управляющие символы с кодами от 0 до 31 и с кодом 127, а с остальными кодами - "печатные символы". Вторая половина таблицы содержит символы алфавита страны локализации (для России - прописные и строчные буквы русского алфавита), символы псевдографики и некоторые другия. Для алфавита одной страны могут использоваться разные коды.
Переменным типов char и unsigned char при определении можно присваивать как значения числовых констант в десятичной форме или в 16-ричной форме с предшествующими знаками 0x, например, 0x46 равно 70, так и значения символьных констант с изображением символа между апострофами.
Например,
char c=0x46,ch='F',d=-1, dh='я'; //-128..+127
unsigned char cu=70, chu='F',du=255,dhu='я';//0..+255
переменные ch, ch, cu, и chu будут иметь начальное значение символа 'F', имеющего код 0x46 в шестнадцатеричной форме и 70 - в десятичной. Переменные d и dh типа char имеют один и тот же код (-1), соответствующий русской букве 'я', находящийся во второй половине таблицы ASCII. Переменные du и dhu типа unsigned char имеют один и тот же код (255), соответствующий русской букве 'я', находящейся во второй половине таблицы ASCII.
Любой символ можно задать также, указывая символ обратной косой черты и его шестнадцатеричный код, например, '\x46'.
Часть символов - констант задается двумя символами, первым из которых является символ '\', за которым следует печатный символ. Такие комбинации называют эскейп - последовательностями [5]. Они представляют управляющие символьные константы, не имеющие графического изображения и используемые обычно при вводе - выводе в управляющей строке, где записываются без апострофов, например, printf("%d\t%c\n",25,'F'); - вывод 25, знака табуляции, символа 'F' и переход на новую строку. Вне строк их следует заключать в апострофы, например, '\n' или '\xa'– переход на новую строку '\t' или '\x9' - горизонтальная табуляция, '\a' или '\x7' - звуковой сигнал, '\b' или '\x8' – возврат на шаг '\x8'. В языке С имеются и другие управляющие последовательности: \f – перевод страницы, \r – возврат каретки, \t – горизонтальная табуляция, \v – вертикальная табуляция, \\ – обратная косая черта, \' – апостроф, \? – вопросительный знак и другие [5]
В языке C с символьными данными можно выполнять те же операциис , что и с целыми: сложения, вычитания, умножения, деления, определения остатка от деления, отношения, а также логические операции (отрицание, логическое умножение, логическое сложение, поразрядная конъюнкция, поразрядная дизъюнкция, поразрядное исключающее ИЛИ, поразрядное отрицание).
Следующая программа демонстрирует выполнение арифметических и логических операций над данными символьного типа. Получаемый результат выводится в виде целого и в виде символа.
#include "stdafx.h"
#include "stdio.h"
#include "conio.h"
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{signed char a,b,c;
a=55;
b=4;
//демонстрация выполнения арифметических операций
c=a+b;
printf("a=%d,a=%c,b=%d,b=%c,c=%d,c=%c\n",a,a,b,b,c,c);
c=a-b;
printf("\n a=%d,a=%c,b=%d,b=%c,c=%d,c=%c\n",a,a,b,b,c,c);
c=a*b;
printf("\n a=%d,a=%c,b=%d,b=%c,c=%d,c=%c\n",a,a,b,b,c,c);
c=a/b;
printf("\n a=%d,a=%c,b=%d,b=%c,c=%d,c=%c\n",a,a,b,b,c,c);
c=a%b;
printf("\n a=%d,a=%c,b=%d,b=%c,c=%d,c=%c\n",a,a,b,b,c,c);
c=-a;
printf("\n c=%d,c=%c ",c,c);
//демонстрация выполнения поразрядных логических операций
c=60; printf("\n c=%d,c=%c\n",c,c);
c=~a;printf("\n c=%d,c=%c ",c,c);
c=a^b; printf("\n a^b c=%d,c=%c ",c,c);
c=a|b;printf("\n c=%d,c=%c ",c,c);
c=a&b;printf("\n c=%d,c=%c ",c,c);
//демонстрация выполнения логических операций
c=!a;printf("\n c=%d,c=%c ",c,c);
c=a||b;printf("\n c=%d,c=%c ",c,c);
c=a&&b;printf("\n c=%d,c=%c ",c,c);
getch();
return 0;
}
Получаемые результаты представлены на следующем рисунке.
Ввод символьных данных можно выполнять с помощью функции scanf по спецификации %c, вывод – с помощью функции printf. Кроме того, в стандартной библиотеке <stdio.h> имеется несколько функций, предназначенных специально для ввода/вывода символов.
Функция int getchar (void) вводит символ со стандартного устройства ввода и возвращает его в форме целого. Однако возвращаемое значение можно присвоить переменной типа char, что, как правило, и делают на практике. После набора символа надо нажать клавишу Enter.
Функция int putchar (int ch) печатает символ, хранящийся в ch. Функция возвращает код выводимого символа.
Для более удобного ввода символов используют функции int getch(void) и int getche (void). Прототипы этих функций находятся в библиотеке <conio.h>. Функция getch ожидает нажатия клавиши, после которого немедленно возвращает введенное значение. Символ, вводимый с клавиатуры, на экране не отображается. При использовании функции getche вводимый символ отображается на экране, в этом и состоит отличие двух этих функций.
Следует обратить внимание на ввод - вывод символов кириллицы (русских букв). При работе в среде Windows используется стандарт ANSI C для кодировки символов, а режим консольных приложений имитируется в среде MS DOS, где используется стандарт ASCII. Для первой части кодовой таблицы, включающей латиницу (буквы латинского алфавита), арабские цифры и все наиболее употребимые символы, включая управляющие, кодировки двух стандартов совпадают, а для второй части, включающей символы кириллицы, кодировки двух стандартов отличаются. Поэтому при вводе и выводе символов кириллицы требуется производить перекодировку символов.
Данные функции могут иметь следующий вид.
char Rus(char ch) //Функция перекодирования кириллицы при выводе
{
char ch1;
if (ch >= -64 && ch <= -17)
ch1 = (char)(-64+ch);//А..п
else if (ch <= 0 && ch >= -16)
ch1 = (char)(-16+ch);//р..я
else if (ch == -72) //ё
ch1 = (char)(-15);
else if (ch == -88) //Ё
ch1 = (char)(-16);
else
ch1= ch;//остальные символы
return ch1;
}
char RusIn(char ch) //Функция перекодирования кириллицы при вводе
{
char ch1;
if (ch >= -128 && ch <= -81)
ch1 = (char)(64+ch);//А..п
else if (ch <= -16 && ch >= -32)
ch1 = (char)(16+ch);//р..я
else if (ch == -15) //ё
ch1 = (char)(-72);
else if (ch == -16) //Ё
ch1 = (char)(-88);
else
ch1= ch;//остальные символы
return ch1;
}
Использование функции Rus позволяет построить следующую функцию, которва будет применяться далее для вывода поясняющих русских текстов, задаваемых в виде строковых констант, или заданного количества символов из массива
void printRus(const char *s,int n=120)
{
//Вывод либо n символов (по умолчанию 120),
//либо до символа с кодом 0
int i;
for(i=0; s[i]!=0 && i<n; i++)
printf("%c",Rus(s[i]));
}
При работе с символьными данными следует иметь в виду, что заглавные символы латиницы образуют один непрерывный интервал, т.е. проверить, является ли символ заглавной буквой латинского алфавита можно с помощью следующего условного оператора
if (ch>='A' && ch<='Z')
printRus( " Заглавная буква латинского алфавита");
Строчные буквы латинского алфавита также образуют один непрерывный интервал, поэтому можно использовать аналогичный оператор
if (ch>='a' && ch<='z')
printRus( " Строчная буква латинского алфавита");
Непрерывный интервал образуют также цифровые символы, поэтому для проверки того, является ли символ цифрой, можно использовать тот же условный оператор
if (ch>='0' && ch<='9')
printRus( " Цифровой символ");
Среди всех символов принято выделять печатаемые (отображаемые на экране терминала), к ним относятся все символы, расположенные между пробелом (код 32) и тильдой (код 254), управляющие, имеющие коды, лежащие в интервале от нуля до тридцати одного, а также символ DEL (код 127).
Для обработки символьных данных существует целый ряд функций, объявленных в заголовочном файле <ctype.h>.
Функция int isalnum (int ch); возвращает ненулевое значение, если аргумент является буквой или цифрой, и ноль, если символ не является буквенно-цифровым.
Функция int isalpha (int ch); возвращает ненулевое значение, если аргумент является буквой, и ноль, если символ не является буквенным.
Функция int iscntrl (int ch); возвращает ненулевое значение, если аргумент является управляющим символом, и ноль, если символ не является управляющим.
Функция int isdigit (int ch); возвращает ненулевое значение, если аргумент является цифрой, и ноль, если символ не является цифрой.
Функция int isgraph (int ch); возвращает ненулевое значение, если аргумент является любым печатаемым символом, и ноль, если символ не является печатаемым.
Функция int islower (int ch); возвращает ненулевое значение, если аргумент является строчной буквой, и ноль, если символ не является строчной буквой.
Функция int isprint (int ch); возвращает ненулевое значение, если аргумент является печатаемым символом, включая пробел, и ноль в противном случае.
Функция int ispunct (int ch); возвращает ненулевое значение, если аргумент является знаком пунктуации, и ноль в противном случае (пробел не является символом пунктуации).
Функция int isspace (int ch); возвращает ненулевое значение, если аргумент является пробельным символом, и ноль в противном случае.
Функция int isupper (int ch); возвращает ненулевое значение, если аргумент является прописной буквой, и ноль в противном случае.
Функция int isxdigit (int ch); возвращает ненулевое значение, если аргумент является шестнадцатеричной цифрой, и ноль в противном случае. К шестнадцатеричным цифрам относятся все символы из следующих интервалов A-F, a-f, 0-9.
Функция int tolower (int ch); возвращает строчный эквивалент символа ch, если аргумент является буквой, и тот же символ ch в противном случае.
Функция int toupper (int ch); возвращает прописной эквивалент символа ch, если аргумент является буквой, и тот же символ ch в противном случае.