C语言--gets()、gets_s()、fget()的比较

一、gets()函数

在读取字符串时，scanf()和转换说明%s只能读取一个单词。可是在程序中经常要读取一整行输入，而不仅仅是一个单词。许多年前，gets()函数就用于处理这种情况。gets()函数简单易用，它读取整行输入，直至遇到换行符，然后丢弃换行符，储存其余字符，并在这些字符的末尾添加一个空字符使其成为一个 C 字符串。它经常和 puts()函数配对使用，该函数用于显示字符串，并在末尾添加换行符。

       /*程序1.1-- 使用 gets() 和 puts() */
#include　<stdio.h>
#define　LEN　30
int　main(void)
{char　words[LEN];
gets(words);　// 典型用法
printf("Your　string　twice:\n");
printf("%s\n",　words);
puts(words);
return　0;
}

整行输入（除了换行符）都被储存在 words 中，gets()会丢弃换行符’\n’，但是puts()会在字符串末尾添加‘\n’，puts(words)和printf("%s\n,words")的效果相同。
每次运行这个程序,编译器在输出中插入了一行警告消息。这是怎么回事？问题出在 gets()唯一的参数是 words，它无法检查数组是否装得下输入行。在gets()的参数中，数组名会被转换成该数组首元素的地址，因此，gets()函数只知道数组的开始处，并不知道数组中有多少个元素。
如果输入的字符串过长，会导致缓冲区溢出（buffer overflow），即多余的字符超出了指定的目标空间。如果这些多余的字符只是占用了尚未使用的内存，就不会立即出现问题；如果它们擦写掉程序中的其他数据，会导致程序异常中止；或者还有其他情况（比如程序试图访问未分配的内存），有些人通过系统编程，利用gets()插入和运行一些破坏系统安全的代码。

二、fget()函数（和fputs()函数）

fgets()函数通过第2个参数限制读入的字符数来解决溢出的问题。该函数专门设计用于处理文件输入。
fgets()和gets()的区别如下：
1、fgets()函数的第2个参数指明了读入字符的最大数量。如果该参数的值是n，那么fgets()将读入n-1个字符，或者读到遇到的第一个换行符为止。
2、如果fgets()读到一个换行符，会把它储存在字符串中。这点与gets()不同，gets()会丢弃换行符。
3、fgets()函数的第3 个参数指明要读入的文件。如果读入从键盘输入的数据，则以stdin（标准输入）作为参数，该标识符定义在stdio.h中。
因为 fgets()函数把换行符放在字符串的末尾（假设输入行不溢出），通常要与 fputs()函数（和puts()类似）配对使用，除非该函数不在字符串末尾添加换行符。fputs()函数的第2个参数指明它要写入的文件。如果要显示在计算机显示器上，应使用stdout（标准输出）作为该参数。

/*程序2.1--- 使用 fgets() 和 fputs() */
#include　<stdio.h>
#define　LEN　10
int　main(void)
{char　words[LEN];
fgets(words,　LEN,　stdin);
printf("Your　string　twice　(puts(),　then　fputs()):\n");
puts(words);
fputs(words,　stdout);
puts("Enter　another　string,　please.");
fgets(words,　LEN,　stdin);
printf("Your　string　twice　(puts(),　then　fputs()):\n");
puts(words);
fputs(words,　stdout);
return　0;
}

fputs()函数返回指向char的指针。如果一切进行顺利，该函数返回的地址与传入的第个参数相同。但是，如果函数读到文件结尾，它将返回一个（null pointer）特殊的指针：空指针，该指针保证不会指向有效的数据，所以可用于标识这种特殊情况。
下面的程序2.2演示了一个简单的循环，读入并显示用户输入的内容，直到fgets()读到文件结尾或空行（即，首字符是换行符）。

/*程序2.2-- 使用 fgets() 和 fputs() */
#include　<stdio.h>
#define　LEN　10
int　main(void)
{char　words[LEN];
while　(fgets(words,　LEN,　stdin)　!=　NULL　&&　words[0]　!=　'\n')
fputs(words,　stdout);
return　0;
}

下面是该程序的输出示例：

123456789asdfghjklzxc
123456789asdfghjklzxc

有意思，虽然LEN被设置为10，但是该程序似乎在处理过长的输入时完全没问题。程序中的fgets()一次读入 LEN - 1 个字符（该例中为 9 个字符）。所以，一开始它只读入了“123456789”，并储存为123456789\0；接着fputs()打印该字符串，而且并未换行。然后while循环进入下一轮迭代，fgets()继续从剩余的输入中读入数据，即读入“asdfghjkl”并储存为asdfghjkl\0；接着fputs()在刚才打印字符串的这一行接着打印第 2 次读入的字符串。然后while 进入下一轮迭代，fgets()继续读取输入、fputs()打印字符串，这一过程循环进行，直到读入最后的“zxc\n”。fgets()将其储存为zxc\n\0， fputs()打印该字符串，由于字符串中的\n，光标被移至下一行开始处。
程序2.3在程序2.2的基础上添加了一部分测试代码。该程序读取输入行，删除储存在字符串中的换行符，如果没有换行符，则丢弃数组装不下的字符。

/*　程序2.3　-- 使用 fgets() */
#include　<stdio.h>
#define　LEN　10
int　main(void)
{char　words[LEN];
int　i;
while　(fgets(words,　LEN,　stdin)　!=　NULL　&&　words[0]　!=　'\n')
{i　=　0;
while　(words[i]　!=　'\n'　&&　words[i]　!=　'\0')
i++;
if　(words[i]　==　'\n')
words[i]　=　'\0';
else　// 如果word[i] == '\0'则执行这部分代码
while　(getchar()　!=　'\n')
continue;
puts(words);
}
return　0;
}

循环while　(words[i]　!=　‘\n’　&&　words[i]　!=　‘\0’)
i++;
遍历字符串，直至遇到换行符或空字符。如果先遇到换行符，下面的if语句就将其替换成空字符；如果先遇到空字符，else部分便丢弃输入行的剩余字符。下面是该程序的输出示例：

This
This
program　seems
program　s
unwilling　to　accept　long　lines.
unwilling

三、空字符和空指针

程序中出现了空字符和空指针。从概念上看，两者完全不同。空字符（或’\0’）是用于标记C字符串末尾的字符，其对应字符编码是0。由于其他字符的编码不可能是 0，所以不可能是字符串的一部分。空指针（或NULL）有一个值，该值不会与任何数据的有效地址对应。通常，函数使用它返回一个有效地址表示某些特殊情况发生，例如遇到文件结尾或未能按预期执行。空字符是整数类型，而空指针是指针类型。两者有时容易混淆的原因是：它们都可以用数值0来表示。但是，从概念上看，两者是不同类型的0。
另外，空字符是一个字符，占1字节；而空指针是一个地址，通常占4字节。

四、gets_s()函数

gets_s()函数和fgets()类似，用一个参数限制读入的字符数。假设把下面的代码将把一行输入中的前9个字符读入words数组中，假设末尾有换行符：
gets_s(words, LEN);
gets_s()与fgets()的区别如下：
1、gets_s()只从标准输入中读取数据，所以不需要第3个参数。
2、如果gets_s()读到换行符，会丢弃它而不是储存它（和gets()函数一样）。
3、如果gets_s()读到最大字符数都没有读到换行符，会执行以下几步。首先把目标数组中的首字符设置为空字符，读取并丢弃随后的输入直至读到换行符或文件结尾，然后返回空指针。接着，调用依赖实现的“处理函数”（或你选择的其他函数），可能会中止或退出程序。
第2个特性说明，只要输入行未超过最大字符数，gets_s()和gets()几乎一样，完全可以用gets_s()替换gets()。第3个特性说明，要使用这个函数还需要进一步学习。
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五、总结

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我们来比较一下 gets()、fgets()和 gets_s()的适用性。如果目标存储区装得下输入行，3 个函数都没问题。但是fgets()会保留输入末尾的换行符作为字符串的一部分，要编写额外的代码将其替换成空字符。
如果输入行太长会怎样？使用gets()不安全，它会擦写现有数据，存在安全隐患。gets_s()函数很安全，但是，如果并不希望程序中止或退出，就要知道如何编写特殊的“处理函数”。另外，如果打算让程序继续运行，gets_s()会丢弃该输入行的其余字符，无论你是否需要。由此可见，当输入太长，超过数组可容纳的字符数时，fgets()函数最容易使用，而且可以选择不同的处理方式。如果要让程序继续使用输入行中超出的字符，可以参考程序2.2中的处理方法。如果想丢弃输入行的超出字符，可以参考程序2.3中的处理方法。
所以，当输入与预期不符时，gets_s()完全没有fgets()函数方便、灵活。也许这也是gets_s()只作为C库的可选扩展的原因之一。鉴于此，fgets()通常是处理类似情况的最佳选择。