C语言K&R圣经笔记 5.10命令行参数

?5.10 命令行参数

在支持 C 语言的环境中，有一种方法可以在程序开始执行时将命令行参数传递给程序。当 main 被调用时，会带着两个参数。第一个是程序被调用时带的命令行参数个数（按惯例称为 argc，即参数个数 argument?count 的缩写），第二个是指向包含所有参数的字符串数组的指针（argv，参数向量 argument vector 的缩写），数组里每个字符串对应一个参数。我们习惯使用多级指针来操作这些字符串。

最简单的一个例子是程序 echo，echo 会将它的命令行参数回显到一行内，参数之间用空格分隔。也就是说，如下命令

echo hello, world

会打印

hello, world

根据惯例，argv[0] 是被调用程序的名字，因此 argc 至少为 1。若 argc 为1，说明在程序名之后没有命令行参数。在上面的例子中 argc 为 3，而argv[0]，argv[1]，argv[2] 分别是 "echo", "hello," 和 "world"。第一个可能存在的参数是 argv[1]，最后一个是 argv[argc -1]，另外，C 标准要求 argv[argc] 必须是空指针。

echo 的第一个版本将 argv 作为字符指针的数组来对待

#include <stdio.h>

/* 回显命令行参数；第一版 */
main(int argc, char *argv[])
{
    int i;

    for (i = 1; i < argc; i++)
        printf("%s%s", argv[i], (i < argc-1) ? " " : "");
    printf("\n");
    return 0;
}

既然 argv 是指向指针数组的指针，我们可以操作指针而不是数组索引。下面这个版本在 argc 递减时，对指向 char 指针的指针 argv 进行递增。

#include <stdio.h>

/* 回显命令行参数；第二版 */
main(int argc, char *argv[])
{
    while (--argc > 0)
        printf("%s%s", *++argv, (argc > 1) ? " " : "")
    printf("\n");
    return 0;
}

由于 argv 是指向参数字符串数组开头的指针，将其递增 1 （++argv）使它一开始就指向 argv[1] 而不是 argv[0]。后续每次递增将其移到下一个参数；然后 *argv 就是该参数的指针。同时，argc递减，当它变为零时，就没有待打印的参数了。

另外，我们也可以把 printf 写成

    printf((argc > 1) ? "%s " : "%s", *++argv);

这表示 printf 的格式化参数也可以是一个表达式。

第二个例子，是对 4.1 节的样式搜索程序做一些增强。如果你还能记得的话，我们把要搜索的样式深埋在了程序里面，这种做法明显没法让人满意。我们参考 UNIX 程序 grep 来修改这个程序，使要匹配的样式通过命令行的第一个参数来指定。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define MAXLINE 1000

int getline(char *line, int max);

/* find：打印匹配第一个参数的行 */
main(int argc, char *argv[])
{
    char line[MAXLINE];
    int found = 0;

    if (argc != 2)
        printf("Usage: find pattern\n");
    else
        while (getline(line, MAXLINE) > 0)
            if (strstr(line, argv[1]) != NULL) {
                printf("%s", line);
                found++;
            }
    return found;
}

标准库函数 strstr(s, t) 返回字符串 t 在字符串 s 中首次出现的位置，若 s 不包含 t 则返回 NULL。该函数在 <string.h> 中声明。

现在可以对上面的原型程序进行完善，以此来说明更多的指针结构。假定我们想增加两个可选参数。一个是“打印除了匹配样式之外的所有行”；第二个是“在每个输出的行前面加上行号”。

UNIX 系统里 C 程序的通用惯例，是用负号开头的参数表示一个可选的标志符或参数。如果我们选用?-x （代表“除了”?except）来表示取反，用 -n （行数 “number”）来要求输出行编号，则如下命令

find -x -n pattern

将打印每个不匹配样式的行，每行前面有行号。

应当允许可选的参数以任意的顺序出现，而程序的其他部分应当独立于给出的参数个数。更进一步，如果选项参数可以结合起来，对用户会更方便，如

find -nx pattern

这里是完善后的程序：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define MAXLINE 1000

int getline(char *line, int max);

/* find：打印与第一个参数匹配的行 */
main(int argc, char *argv[])
{
    char line[MAXLINE];
    long lineno = 0;
    int c, except = 0, number = 0, found = 0;

    while (--argc > 0 && (*++argv)[0] == '-')
        while (c = *++argv[0])
            switch (c) {
            case 'x':
                except = 1;
                break;
            case 'n':
                number = 1;
                break;
            default:
                printf("find: illegal option %c\n", c);
                argc = 0;
                found = -1;
                break;
            }
    if (argc != 1)
        printf("Usage: find -x -n pattern\n");
    else
        while (getline(line, MAXLINE) > 0) {
            lineno++;
            if ((strstr(line, *argv) != NULL)) != except) {
                if (number)
                    printf("%ld:", lineno);
                printf("%s", line);
                found++;
            }

        }
    return found;
}

在每个可选参数之前，argc 递减而 argv 递增。在循环结束时，如果没有错误，则 argc 告诉我们还剩多少参数未处理，而 argv 指向这些剩余参数中的第一个。因此 argc 应当为 1 而 *argv 应指向要匹配的样式。注意 *++argv 是指向参数字符串的指针，因此 (*++argv)[0] 是其首个字符。（另一种合法的写法是 **++argv）。由于 [ ] 比 * 和 ++ 绑定得更紧，因此括号是必须的；若没有括号，表达式会变为 *++(argv[0])。实际上，这正是我们在内层循环中所使用的，这里的任务是在特定的参数字符串中遍历。在内层循环中，表达式 *++argv[0] 对指针 argv[0] 进行递增！

比上面这些指针表达式还复杂的使用场景是很稀少的；在那些情况下，将其拆为两个或三个步骤会更直观。

练习5-10、写一个程序 expr，计算从命令行输入的逆波兰表达式，其中每个操作符或操作数是一个单独的参数。例如? expr 2 3 4 + * 会对 2 * (3+4) 求值。

练习5-11、扩展（练习1-21中的）?entab 和 detab 以支持简写，?entab -m +n， 表示制表符从第 m 列开始，每 n 列停止。选择（对用户来说）方便的默认行为。

练习5-13、写程序 tail，输出其输入的末尾 n 行。我们定义默认 n 为 10，但可以通过可选参数进行修改，例如 tail -n 打印最后 n 行。不管输入或者 n 的值多么不合理，程序都应该有合理的行为。程序应当最大化地利用存储空间；文本行应当像 5.6 节中的排序程序一样存储，而不能存为固定长度的二维数组。