Vstup

Abychom mohli našim programům dávat příkazy nebo parametrizovat jejich chování, téměř vždy v nich potřebujeme přečíst nějaké informace ze vstupu programu. V této sekci si ukážeme několik užitečných funkcí ze standardní knihovny C, které nám to umožňují. Pro použití těchto funkcí musíte ve svém programu vložit soubor <stdio.h>.

Načtení jednoho znaku

Pro načtení jednoho znaku ze standardního vstupu (stdin) můžeme použít funkci getchar. Ta nám vrátí jeden znak ze vstupu, popřípadě hodnotu makra EOF¹, pokud již je vstup uzavřený a nelze z něj nic dalšího načíst nebo pokud došlo při načítání k nějaké chybě.

¹End-of-file

#include <stdio.h>

int main() {
    char x = getchar();
    printf("Zadaný znak: %c\n", x);

    return 0;
}

Načtení řádku

Načítat vstup po jednotlivých znacích je poměrně zdlouhavé. Velmi často chceme ze vstupu načíst delší úsek textu najednou, například celý řádek. Toho můžeme dosáhnout například použitím funkce fgets. Ta jako parametry přijímá ukazatel na řetězec, do kterého zapíše načítaný řádek a maximální počet znaků, který lze načíst². Třetí parametr je soubor, ze kterého se má vstup načíst. O souborech se dozvíte více později, pokud chcete načítat data ze standardního vstupu, tak použijte jako třetí parametr globální proměnnou stdin, která je nadefinována v souboru <stdio.h>. Pro jednoduché zjištění délky řetězce, do kterého zapisujete, můžete použít operátor sizeof:

²Tato velikost je včetně znaku '\0', který je vždy zapsán na konec vstupního řetězce. Pokud tak máte řetězec (pole) o délce 10, předejte do fgets hodnotu 10. Funkce načte maximálně 9 znaků a na konec řetězce umístí znak '\0'.

#include <stdio.h>

int main() {
    char buf[80];
    // načti řádek textu ze vstupu do řetězce `buf`
    fgets(buf, sizeof(buf), stdin);

    return 0;
}

Pokud tato funkce vrátí návratovou hodnotu NULL, tak při načítání došlo k chybě. Tuto chybu byste tak ideálně měli nějak ošetřit:

#include <stdio.h>

int main() {
    char buf[80];
    if (fgets(buf, sizeof(buf), stdin) == NULL) {
        printf("Nacteni dat nevyslo. Ukoncuji program\n");
        return 1;
    }

    return 0;
}

Pokud byl na vstupu řádek ukončený odřádkováním (\n), tak se toto odřádkování bude nacházet i v načteném řetězci po zavolání fgets! Pokud tedy takto načtený řetězec chcete například porovnat s jiným řetězcem, měli byste nejprve znak odřádkování odstranit. Více se můžete dozvědět zde.

Načtení formátovaného textu

Pokud chceme načítat text, u kterého očekáváme, že bude mít nějaký specifický formát, popřípadě chceme text rovnou nějak zpracovat, například jej převést na číslo, můžeme použít formátované načítání vstupu pomocí funkce scanf. Této funkci předáme tzv. formátovací řetězec (format string), který udává, jak má vypadat vstupní text. V tomto řetězci můžeme používat různé zástupné znaky. Za každý zástupný znak ve formátovacím řetězci scanf očekává jeden argument s adresou, do které se má uložit načtená hodnota popsaná zástupným znakem ze vstupu. Například tento kód načte ze vstupu dvě celá čísla:

int x, y;
scanf("%d%d", &x, &y);

Pomocí formátovacího řetězce můžeme také vyžadovat, co musí v textu být. Například scanf("x%d", …) načte vstup pouze, pokud v něm nalezne znak 'x' následovaný číslem.

Seznam všech těchto zástupných znaků naleznete v dokumentaci. Načítat můžeme například celá čísla (%d), desetinná čísla (%f) či znaky (%c).

Funkce scanf načítá data ze standardního vstupu programu (stdin). Obsahuje ovšem několik dalších variant, pomocí kterých může načítat formátovaná data z libovolného souboru (fscanf) nebo třeba i z řetězce v paměti (sscanf).

Funkce scanf je jistě užitečná, zejména u krátkých a jednoduchých programů, nicméně má také určité problémy, které jsou popsány níže. Pokud to je tedy možné, pro načítání vstupu raději používejte funkci fgets.

Načítání řetězců pomocí `scanf`

Pomocí scanf můžeme načítat také celé řetězce pomocí zástupného znaku %s. Zde si ovšem musíme dávat pozor, abychom u něj uvedli i maximální délku řetězce, do kterého chceme text načíst³:

³Narozdíl od funkce fgets se zde musí uvést délka o jedna menší, než je délka cílového řetězce, do kterého znaky zapisujeme.

char buf[21];
scanf("%20s", buf);

Pokud bychom použili zástupný znak %s bez uvedené velikosti cílového řetězce, snadno by se mohlo stát, že nám uživatel zadá moc dat, které by funkce scanf začala vesele zapisovat i za paměť předaného řetězce, což může vést buď k pádu programu (v tom lepším případě) nebo ke vzniku bezpečnostní zranitelnosti, pomocí které by uživatel našeho programu mohl například získat přístup k počítači, na kterém program běží (v tom horším případě):

char buf[21];
// pokud uživatel zadá více než 20 znaků, může svým vstupem začít přepisovat paměť
// běžícího programu
scanf("%s", buf);

Zpracování bílých znaků

Funkce scanf ignoruje bílé znaky (mezery, odřádkování, tabulátory atd.) mezi jednotlivými zástupnými znaky ve formátovacím řetězci. Například v následujícím kódu je validním vstupem x8, x 8 i x 8:

int a;
scanf("x%d", &a);

I když může toto chování být užitečné, někdy je také celkem neintuitivní. Problém může způsobovat zejména, pokud se pro načítání vstupu kombinuje formátované načítání (scanf) s neformátovaným načítáním (např. fgets). Funkce scanf totiž bílé znaky nechá ve vstupu ležet, pokud je nepotřebuje zpracovat.

Následující program načítá číslo pomocí funkce scanf a poté se snaží načíst následující řádek textu pomocí funkce fgets:

int cislo;
scanf("%d", &cislo);

char radek[80];
fgets(radek, sizeof(radek), stdin);

Pokud tomuto programu předáme text 5\nahoj, očekávali bychom, že se v řetězci radek objeví ahoj. Nicméně funkce scanf načte číslo 5 a nechá ve vstupu ležet znak odřádkování, protože nic dalšího načíst nepotřebuje. Funkce fgets poté uvidí znak odřádkování, načte jej a skončí své provádění (načte prázdný řádek), což zřejmě není chování, které bychom od programu čekali.

Ošetření chyb

Funkce scanf je problematická i co se týče ošetření chyb. Její návratová hodnota sice udává, kolik zástupných znaků ze vstupu se jí podařilo načíst, problémem však je, že pokud funkce načte třeba pouze polovinu vstupu, tak ji už nemůžeme zavolat znovu se stejným formátovacím řetězcem, jinak by se snažila načíst data, která již načetla. Například pokud bychom tomuto programu:

int x, y;
scanf("%d%d", &x, &y);

předali text 5 asd, tak funkce vrátí hodnotu 1, tj. načetla ze vstupu jedno číslo. Nyní ovšem už funkci nemůžeme zavolat znovu se stejnými parametry (jakmile bychom např. ve vstupu přeskočili nevalidní text), protože v tuto chvíli už bychom chtěli načíst pouze jedno číslo.

Parametry příkazového řádku

Další možností, jak předat nějaký vstup vašemu programu, je předat mu parametry při spuštění v terminálu:

$ ./program arg1 arg2 arg3

K těmto předaným řetězcům poté lze přistoupit ve funkci main.

Kvíz 🤔

Co vypíše následující program, pokud na vstup zadáme 5?
```
#include <stdio.h>

int main() {
    int a;
    scanf("%d", a);

    printf("Hodnota: %d\n", a);

    return 0;
}
```
Odpověď

Tento program obsahuje nedefinované chování 💣. Funkce scanf očekává pro každý zástupný znak ve svém formátovacím řetězci další argument, který musí obsahovat adresu, do které se daná hodnota ze vstupu uloží. Zde místo adresy předáváme do scanf hodnotu číselné proměnné, která navíc ani není inicializovaná, takže její předání do funkce je samo o sobě také nedefinovaným chováním.
Co vypíše následující program, pokud na vstup zadáme 5?
```
#include <stdio.h>

int main() {
    int* p;
    scanf("%d", p);

    printf("Hodnota: %d\n", p);

    return 0;
}
```
Odpověď

Tento program obsahuje nedefinované chování 💣. Sice správně do funkce scanf předává adresu celého čísla, ale tato adresa je neinicializovaná! Adresy předané funkci scanf po formátovacím řetězci jsou výstupnímu argumenty, jinak řečeno do předaných adres budou zapsány hodnoty načtené ze vstupu. Musíme tak do funkce předat validní adresu na kus paměti, kde je opravdu uloženo celé číslo, což v tomto případě neplatí.
Co vypíše následující program, pokud na vstup zadáme 5?
```
#include <stdio.h>

int main() {
    int a;
    scanf("%s", &a);

    printf("Hodnota: %d\n", a);

    return 0;
}
```
Odpověď

Tento program obsahuje nedefinované chování 💣. Sice správně do funkce scanf předává adresu proměnné, ale špatného typu. Zástupný znak %s vyžaduje adresu (pole) znaků, zatímco zde předáváme adresu celého čísla.
Co vypíše následující program, pokud na vstup zadáme Martin\nNovak?
```
#include <stdio.h>

int main() {
    char radek[100];
    fgets(radek, sizeof(radek), stdin);

    const char* jmeno = radek;

    fgets(radek, sizeof(radek), stdin);

    const char* prijmeni = radek;

    printf("%s", jmeno);
    printf("%s", prijmeni);

    return 0;
}
```
Odpověď

Vypíše se tohle:
```
Novak
Novak
```
Je důležité si uvědomit, co znamená const char* jmeno = radek;. char* je ukazatel, tedy číslo obsahující adresu. Tímto řádkem pouze říkáme, že do ukazatele s názvem jmeno ukládáme adresu pole znaků radek. Řádkem const char* prijmeni = radek; říkáme, že tuto adresu ukládáme do proměnné s názvem prijmeni. Obě dvě proměnné (jmeno a prijmeni) tedy obsahují stejnou adresu. No a jelikož si druhým voláním funkce fgets přepíšeme původní obsah pole radek, a obě proměnné ukazují na pole radek, tak se vypíše dvakrát poslední načtený řádek.

Poznámka: ve formátovacím řetězci funkce printf jsme zde nepoužili znak odřádkování (\n), protože funkce fgets jej uloží do pole radek a náš kód ho zde neodstranil. Takže pokud bychom ho měli i v printf, tak by se vypsaly dva znaky odřádkování za sebou.

Úvod do programování