C语言字符输入输出函数全解：从基础到实战应用

Herbert_hwt2025-12-16 14:17

在C语言编程中，字符和字符串的输入输出操作是每个程序必不可少的部分。正确使用这些函数不仅能提高代码效率，还能避免常见的安全漏洞。本文将全面介绍C语言中常用的字符输入输出函数。

字符和字符串处理是C语言基础中的基础，掌握这些输入输出函数对于初学者至关重要。本文将详细介绍gets()、puts()、putchar()、getche()和getch()等函数的使用方法、区别及常见错误。

一、字符串输入函数：gets()

1.1 函数基本介绍

gets()函数是C语言标准库中用于从标准输入设备读取字符串的函数，其原型如下：

复制代码 
char *gets(char *str);

该函数从stdin流读取字符串直至遇到换行符或文件结束符(EOF)，读取内容存入字符数组后自动将换行符替换为空字符作为结尾。成功时返回缓冲区指针，失败返回NULL。

1.2 使用示例

复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    char str[30];
    printf("请输入字符串：");
    gets(str);
    printf("您输入的字符串是：%s\n", str);
    return 0;
}

与scanf("%s", s)不同，gets()可以接收包含空格的字符串，因为它只以回车作为输入结束标志。

1.3 安全风险和替代方案

严重警告 ：由于gets()函数不校验缓冲区边界，容易引发缓冲区溢出漏洞，因此在C11标准中已被移除，不推荐使用。

安全替代方案 ：使用fgets()函数替代gets()

复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    char str[30];
    printf("请输入字符串：");
    fgets(str, sizeof(str), stdin);  // 安全读取，限制长度
    
    // 去除fgets()可能读取的换行符
    for(int i = 0; str[i] != '\0'; i++) {
        if(str[i] == '\n') {
            str[i] = '\0';
            break;
        }
    }
    
    printf("您输入的字符串是：%s\n", str);
    return 0;
}

fgets()函数允许指定读取的最大字符数，有效防止缓冲区溢出。

二、字符串输出函数：puts()

2.1 函数基本介绍

puts()函数的功能是向标准输出设备(屏幕)输出字符串并自动换行，其调用格式为：

复制代码 
int puts(const char *str);

puts(s)等效于printf("%s\n", s)，但使用更加简洁。该函数只能输出字符串，不能输出数值或进行格式变换。

2.2 使用示例

复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    char str[] = "Hello, World!";
    puts(str);  // 自动换行
    puts("This is another line.");
    
    // 与printf的对比
    printf("%s\n", str);  // 需要手动添加换行符
    puts(str);           // 自动添加换行符，代码更简洁
    
    return 0;
}

2.3 优点与局限性

优点：

  • 自动添加换行符，使用简便

  • 比printf()在纯字符串输出时更高效

局限性：

  • 只能输出字符串，不支持格式化输出

  • 无法像printf()那样输出多种数据类型

三、字符输出函数：putchar()

3.1 函数基本介绍

putchar()函数用于向标准输出写入单个字符，语法结构为：

复制代码 
int putchar(int char);

该函数把参数char指定的字符（一个无符号字符）写入到标准输出stdout中。输出可以是一个字符，可以是介于0~127之间的十进制整型数，也可以是用char定义好的字符型变量。

3.2 使用示例

复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    char ch = 'A';
    putchar(ch);        // 输出字符变量
    putchar('B');       // 输出字符常量
    putchar(67);        // 输出ASCII码对应的字符（C）
    putchar('\n');      // 输出换行符
    
    // 输出字符串中的每个字符
    char str[] = "Hello";
    for(int i = 0; str[i] != '\0'; i++) {
        putchar(str[i]);
    }
    putchar('\n');
    
    return 0;
}

3.3 应用场景

putchar()特别适用于需要逐个字符处理的场景，如：

复制代码 
#include <stdio.h>

// 自定义字符串输出函数
void print_string(const char *str) {
    while(*str) {
        putchar(*str++);
    }
}

// 绘制字符图形
void print_rectangle(int width, int height) {
    for(int i = 0; i < height; i++) {
        for(int j = 0; j < width; j++) {
            putchar('*');
        }
        putchar('\n');
    }
}

int main() {
    print_string("自定义字符串输出函数示例\n");
    print_rectangle(5, 3);
    return 0;
}

四、字符输入函数：getche()和getch()

4.1 函数基本介绍

getche()和getch()是常用的控制台输入函数，它们的声明如下：

复制代码 
int getche(void);  // 从键盘读取一个字符并回显
int getch(void);   // 从键盘读取一个字符但不回显

这两个函数都会等待直到按下一个键，并返回其值。getche()会自动将按下的键显示在屏幕上，而getch()不会显示输入的字符。

4.2 使用示例

复制代码 
#include <stdio.h>
#include <conio.h>  // 包含getche和getch的头文件
#include <ctype.h>

int main() {
    char ch;
    
    printf("使用getche()输入字符（字符会显示）：");
    ch = getche();
    printf("\n你输入的字符是：%c\n", ch);
    
    printf("使用getch()输入密码（字符不会显示）：");
    printf("请输入密码：");
    ch = getch();
    printf("\n你输入的密码字符是：%c\n", ch);
    
    return 0;
}

4.3 实际应用案例

复制代码 
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <ctype.h>

int main() {
    char ch;
    
    printf("请输入字符，按.结束：\n");
    
    do {
        ch = getche();  // 获取字符并回显
        
        if(islower(ch)) {
            putchar(toupper(ch));  // 小写转大写
        } else {
            putchar(tolower(ch));  // 大写转小写
        }
        
    } while(ch != '.');  // 遇到.号停止
    
    return 0;
}

五、初学者常见错误及解决方法

5.1 错误一：使用不安全的gets()函数

错误示范：

复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    char str[5];
    gets(str);  // 危险！可能造成缓冲区溢出
    printf("%s\n", str);
    return 0;
}

问题分析 ：如果输入超过4个字符（留1位给\0），会导致缓冲区溢出，覆盖相邻内存区域。

正确做法：

复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    char str[5];
    fgets(str, sizeof(str), stdin);  // 安全，限制输入长度
    
    // 去除可能的换行符
    for(int i = 0; i < sizeof(str); i++) {
        if(str[i] == '\n') {
            str[i] = '\0';
            break;
        }
    }
    
    printf("%s\n", str);
    return 0;
}

5.2 错误二：字符串未正确终止

错误示范：

复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    char str[] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};  // 缺少结束符\0
    puts(str);  // 未定义行为，可能输出乱码
    return 0;
}

问题分析 ：puts()函数依赖空字符\0来确定字符串的结束位置。如果字符串没有以\0结尾，函数会继续读取内存直到遇到\0，可能导致程序崩溃或输出乱码。

正确做法：

复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    char str[] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};  // 正确添加结束符
    // 或者更简单的初始化方式：
    // char str[] = "Hello";
    puts(str);
    return 0;
}

5.3 错误三：忽略返回值检查

错误示范：

复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    char ch;
    putchar(ch);  // 未初始化的变量
    return 0;
}

问题分析：忽略输入函数的返回值可能导致使用未初始化的变量或无法处理输入错误。

正确做法：

复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    int result;
    
    // 检查putchar返回值
    if((result = putchar('A')) == EOF) {
        printf("输出错误！\n");
    }
    
    // 检查输入函数返回值
    printf("请输入一个字符：");
    int ch = getchar();
    if(ch == EOF) {
        printf("输入错误或遇到文件结束\n");
    } else {
        printf("你输入的字符是：%c\n", ch);
    }
    
    return 0;
}

5.4 错误四：混淆不同函数的使用场景

错误示范：

复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    // 错误使用putchar输出字符串
    char str[] = "Hello";
    putchar(str);  // 错误！putchar只能输出单个字符
    
    // 错误使用puts输出单个字符
    char ch = 'A';
    puts(ch);      // 错误！puts需要字符串指针
    
    return 0;
}

正确做法：

复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    char str[] = "Hello";
    char ch = 'A';
    
    // 正确用法
    puts(str);          // 输出字符串
    putchar(ch);        // 输出单个字符
    putchar('\n');
    
    // 使用putchar输出字符串
    for(int i = 0; str[i] != '\0'; i++) {
        putchar(str[i]);
    }
    putchar('\n');
    
    return 0;
}

六、综合应用与最佳实践

6.1 函数选择指南

根据不同场景选择合适的函数：

  1. 字符串输出 ：优先使用puts()（简单字符串）或printf()（需要格式化）

  2. 字符输出 ：使用putchar()

  3. 字符串输入 ：永远避免 使用gets()，始终使用fgets()

  4. 字符输入 ：根据是否需要回显选择getchar()（标准）、getche()（有回显）或getch()（无回显）

6.2 实战案例：简单的用户交互界面

复制代码 
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define MAX_INPUT 100

void clear_input_buffer() {
    int c;
    while((c = getchar()) != '\n' && c != EOF);
}

int main() {
    char name[MAX_INPUT];
    char password[MAX_INPUT];
    int ch;
    
    printf("=== 用户注册 ===\n");
    
    // 获取用户名
    printf("请输入用户名：");
    if(fgets(name, sizeof(name), stdin) != NULL) {
        // 去除换行符
        name[strcspn(name, "\n")] = '\0';
    }
    
    // 获取密码（不显示）
    printf("请输入密码：");
    int i = 0;
    while((ch = getch()) != '\r' && ch != '\n' && i < MAX_INPUT - 1) {
        if(ch == '\b' && i > 0) {  // 处理退格键
            i--;
            printf("\b \b");
        } else if(ch != '\b') {
            password[i++] = ch;
            printf("*");  // 显示星号代替实际字符
        }
    }
    password[i] = '\0';
    printf("\n");
    
    printf("\n注册成功！\n");
    printf("用户名：%s\n", name);
    printf("密码长度：%zu个字符\n", strlen(password));
    
    return 0;
}

6.3 错误处理模板

复制代码 
#include <stdio.h>
#include <string.h>

void safe_input(char *buffer, size_t size) {
    if(fgets(buffer, size, stdin) != NULL) {
        // 去除换行符
        buffer[strcspn(buffer, "\n")] = '\0';
    } else {
        // 处理输入错误
        buffer[0] = '\0';
        printf("输入错误！\n");
    }
}

int main() {
    char input[50];
    
    printf("请输入文本：");
    safe_input(input, sizeof(input));
    
    printf("你输入的是：");
    if(puts(input) == EOF) {
        printf("输出错误！\n");
    }
    
    return 0;
}

总结

C语言的字符输入输出函数虽然基础，但正确使用它们对编写安全、稳定的程序至关重要。记住以下要点：

  1. 永远避免使用gets()函数 ，使用fgets()代替

  2. 使用puts()进行简单字符串输出，它自动添加换行符

  3. putchar()适合输出单个字符，常用于循环中输出字符串

  4. getche()和getch()是非标准函数，但常用于需要控制字符回显的场景

  5. 始终检查函数的返回值，做好错误处理

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