Lectura de cadenas en c

Lectura de cadenas en C
La forma correcta de leer cadenas es un tema que casi nunca se trata a profundidad en los libros de C, y menos aún en los cur sos, así que no es raro que sea una de las cosas que
más problemas ocasionan a quienes están aprendiendo este lenguaje.
En este post vamos a ver cómo trabajan algunas de las principales funciones de entrada de C, así como sus pros y contras en r elación a la lectura de cadenas. Al final se muestra
una función de ejemplo que se puede utilizar para facilitarnos la programación.
El post está enfocado a la lectura de cadenas desde el teclado. Algunos de los conceptos o ideas podrían variar para la lectu ra de datos desde archivos, pero en general, lo aquí
descrito debería aplicar también para leer desde archivos de texto.
Alternativas
La primera función de lectura de datos que se enseña es scanf. Se puede usar para leer cadenas, salvo por un detalle conocido por todos los programadores en C: no acepta
cadenas con espacios. La recomendación que la mayoría hace, es que se utilice gets, pero se trata de una función insegura. Muchos la consideran el defecto más grande del
lenguaje C, al grado de que ya ha sido declarada obsoleta. El problema de esta función es que lee todo lo que el usuario intr oduzca y lo almacena en la cadena, sin verificar si hay
espacio suficiente. Es decir, si tenemos esto:
char nombre[30];
printf("Escribe tu nombre: ");
gets(nombre);
y el usuario introduce un nombre de 30 o más caracteres, gets almacena todo en la variable nombre. Como sólo le caben 30 caracteres (29 más el caracter nulo o de fin de cadena
'0'), los restantes sobrescribirán lo que sea que esté en las posiciones de memoria más allá del byte 30 de la variable nombre . Es lo que se conoce como un desbordamiento de
buffer. A partir de aquí, pueden ocurrir varias cosas, desde la menos grave, esto es, que el programa termine su ejecución de forma ine sperada, hasta tener bugs muy difíciles de
encontrar (por ejemplo, si se sobrescribe una variable) además de que algún malware pod ría aprovechar esta vulnerabilidad para poner en riesgo la seguridad del sistema
operativo. Es por lo tanto una función que se debe evitar.

Aquí cabe decir que scanf en su forma típica tiene el mismo problema al usarlo con cadenas; si el usuario introduc e un nombre que no tiene espacios, y es mayor a la capacidad de
nuestra variable, habrá desbordamiento.
¿Cuál es la solución entonces? En realidad hay varias. Una forma de hacerlo es usando scanf con una serie de modificadores qu e sí permiten leer cadenas con espacios, incluso de
forma segura, pero es algo complicada y propensa a errores por todo lo que hay que teclear. La función que casi siempre se re comienda es fgets, que es una buena opción si se
sabe utilizar. Tiene el siguiente prototipo:
char *fgets(char *s, int n, FILE *stream);
Sus parámetros son:
s - cadena donde se almacenarán los caracteres
n - el tamaño de s
stream - el archivo de donde se leerán los caracteres. Si se especifica stdin, se leerán de la entrada estándar (normalmente el t eclado)
Hay que recalcar que el parámetro n especifica la cantidad de caracteres a leer, más el caracter de fin de cadena o caracter nulo ' 0'. Es decir, esta función lee un máximo de
n-1 caracteres, o hasta encontrar un caracter de nueva línea (el Enter con el que se finaliza la entrada de datos), lo que ocurra primero. Y finalmente cierra la cadena, agregando un
'0' justo después del último caracter leído. En otras palabras, siempre tendremos una cadena perfectamente formada y sin desbo rdamientos de buffer.
Vamos a ver un ejemplo de su uso. En este código, fgets lee un máximo de 29 caracteres de la entrada estándar:
char nombre[30];
fgets(nombre, 30, stdin);

Como se ve, es muy fácil de usar, pero debemos tener en c uenta algunos detalles que casi nunca se mencionan cuando se recomienda esta función. Cuando leemos una cadena
con fgets, puede darse cualquiera de estos casos:
1. El número de caracteres introducidos por el usuario es menor a n-1.
Cuando esto suceda, la cadena incluirá al final el caracter de nueva línea (cosa que no pasaría con scanf o gets). Si al ejecutar el código de eje mplo anterior, introdujéramos el
nombre "Jorge", la cadena quedaría así (omito el caracter nulo):
"Jorgen"
Cuando se imprima la variable, siempre se meterá una línea nueva al final. Esto signfica, por ejemplo, que no será posible, al menos de forma se ncilla, imprimir en una misma línea
el nombre y la edad de una persona. Que esto sea aceptable o no, dependerá del uso que se le qu iera dar al programa. En cualquier caso, siempre se puede verificar si la cadena
contiene ese caracter, y eliminarlo, poniendo en su lugar el caracter nulo.
2. El número de caracteres introducidos es exactamente n-1.
La cadena no contendrá el caracter de nueva línea, el cual se quedará en el buffer de entrada (más sobre esto en la siguiente sección).
3. El número de caracteres introducidos es mayor a n-1.
fgets leerá únicamente los primeros n-1 caracteres y los asignará a la cadena, dejando en el buffer todos los caracteres no leídos.
Que fgets funcione de esta manera no es casualidad ni capricho. Es útil para saber si se leyó completo el valor introducido. Si después de llamar a esta función, la cadena contiene
un caracter de nueva línea al final (caso 1) significa que se leyeron todos los caracteres introducidos por el usuario, así que el buffer de entrada está limpio. Si no hay caracter de
nueva línea en la cadena, significa que quedó "basura" en el buffer. Como mínimo, el 'n' (caso 2), pero podrían ser más caracteres (caso 3).
Limpieza de buffer
Lo común en programas de consola o modo texto, es que para la entrada de datos por el teclado se use un buffer manejado por l íneas. Esto significa que el programa no lee los
caracteres directamente tal cual se van tecleando, sino que se guardan en un buffer o memoria intermedia, y hasta que se presiona Enter quedan disponib les para que el programa
pueda leerlos mediante scanf, getchar, etc.

Las funciones de lectura de cadenas no se llevan muy bien con funciones de entrada más generales como scanf, debido a que manejan de diferente forma la lectura del buffer.
La función scanf funciona así: después de revisar el especificador de formato que le enviamos (%d, %f, etc.) lee y descarta t odos los espacios en blanco que haya en el buffer de
entrada* (esto incluye tabulaciones y caracteres de nueva línea) y a continuación lee los valores introducidos (o espera a qu e se introduzcan, si aún no se ha hecho) y los almacena.
En cambio, gets y fgets no descartan nada, sino que leen lo que haya hasta que encuentran un caracter de nueva línea (o, en el caso de fgets, hasta leer el máximo de caracteres
indicados). Y es ahí donde aparece el problema, porque scanf deja en el buffer de entrada el caracter de nueva línea, a diferencia de gets (y fgets, si se da el caso 1 de la sección
anterior).
*Si el especificador de formato tiene %c, %[, o %n, scanf no descartará los espacios iniciales.
Vamos a ver un ejemplo de lo que ocurre cuando se utilizan estas funciones. Todo esto se explicará desde el punto de vista del programador y del programa, ya que internamente el
sistema operativo puede realizar algunas tareas más, (por ejemplo, convertir el Enter a 'n') pero no son relevantes aquí.
Si ejecutamos un programa con este código:
int num1, num2;
char nombre[30];
printf("Escribe un numero: ");
scanf("%d", &num1);
printf("Escribe otro numero: ");
scanf("%d", &num2);

fgets(nombre, 30, stdin);
el primer scanf analizará el especificador de formato que le mandamos, que en este ejemplo es %d, así que primero descartará cualquier espacio que haya en el buffer de entrada
(en este caso, ninguno) y después intentará leer un valor entero desde el buffer de entrada. Como en este mom ento el buffer está vacío, la ejecución se detendrá, a la espera de
que se introduzca un valor. Si escribimos 50 y presionamos Enter, en el buffer se tendrá algo así:
50n
en este momento, scanf leerá el '5' y el '0', que son caracteres válidos para un entero, y a continuación encontrará el 'n', que no es un caracter válido para un entero, así que
terminará de leer, y asignará el valor 50 a num1, dejando el buffer así:
n
A continuación se ejecutará el segundo scanf, que, de nuevo, verificará el es pecificador de formato (%d), por lo que descartará el 'n' que hay actualmente en el buffer, y a
continuación esperará a que introduzcamos un valor. Si ahora escribimos 25 y presionamos Enter, el buffer quedará así:
25n
y scanf leerá el '2' y el '5', y se detendrá al encontrar el otro 'n'. Entonces asignará el valor 25 a num2, y el buffer quedará así:
n
Hasta aquí todo funciona bien, ya que se ha utilizado únicamente scanf, pero la siguiente instrucción de entrada es fgets y e s entonces donde aparece el problema. Puesto que
fgets lee lo que haya en el buffer sin descartar nada, se encontrará directamente con un 'n' (justo el caracter que le indica que deje de leer), así que lo asignará a la cadena, y
saltará a la siguiente instrucción, sin habernos dejado escribir nada. La solución pasa por limpiar el buffer de entrada después de un scanf, si la siguiente instrucción es una

lectura de cadena con gets o fgets. Hay quienes sugieren utilizar para esto fflush(stdin), pero es incorrecto. Como el propio estándar del lenguaje C dice, fflush es una función
para vaciar flujos de salida (stdin es de entrada, obviamente). Si lo usamos con flujos de entrada, el resultado queda indefi nido. En Linux y sistemas tipo Unix no funciona. En
Windows suele funcionar, pero no podemos contar con eso, porque realmente estamos usando la función de forma incorrecta. Imaginemos que mediante alguna extraña técnica
pudiéramos usar printf para leer datos en vez de imprimirlos, ¿tendría justificación hacer semejante disparate sól o porque "a mí me funciona"?
La manera recomendada de limpiar la entrada estándar es la siguiente:
int c;
while ((c = getchar()) != 'n' && c != EOF);
este código es como un fflush(stdin) pero correcto y estándar. Lo que hace es leer un caracter has ta que encuentra un caracter de nueva línea o de fin de archivo (EOF). En
realidad, cuando estamos leyendo desde la entrada estándar, no deberíamos encontrarnos nunca con un fin de archivo, así que s e podría omitir esta parte, pero es preferible dejarlo
tal cual, ya que es posible redirigir a stdin el contenido de un archivo, que obviamente sí tiene fin. El código anterior funci ona en ambos casos.
Función
Nuestra función de ejemplo tiene el siguiente prototipo:
int leecad(char *cad, int n);
Acepta dos parámetros: la variable donde almacenaremos la cadena, y su tamaño (incluyendo el caracter nulo). Es decir, que la invoca ríamos de esta forma:
char nombre[30];
printf("Escribe un nombre: ");

leecad(nombre, 30);
Además, devuelve un valor de tipo entero, que servirá para verificar si hubo un error.
Podemos separar su funcionamiento en tres partes:
1. Comprobación del buffer
2. La lectura en sí de la cadena
3. Limpieza de buffer
Comprobación del buffer
Puesto que queremos una función que se pueda usar de forma más o menos general, primero hay que verificar si el buffer está limpio, o si hay un 'n' dejado por scanf y, en ese
caso, limpiarlo:
int i, c;
/* Comprobación */
c=getchar();
if (c == EOF) {
cad[0] = '0';
return 0;

}
if (c == 'n')
i = 0;
else {
cad[0]=c;
i = 1;
}
Tenemos dos variables: i, que es el típico contador usado en los ciclos for, y c, que es donde guardaremos los caracteres individuales que vayamos leyendo y después se irán
agregando a la cadena cad.
Empezamos leyendo sólo el primer caracter que haya en la entrada. Si es EOF, significa que no hay nada por leer, así que cerramos la cadena, dejándola "vacía" y salimos de la
función retornando un valor de 0 ó falso, para indicar que hubo un error.
Si el valor leído es 'n', significa que había un caracter de nueva línea dejado por un scanf o función similar. Simplemente inicializamos i a 0, pa ra indicar que los siguientes
caracteres que leamos los iremos asignando a partir del primer caracter de la cadena.
Si no había un 'n', significa que el caracter que leímos es el primer caracter de la cadena introducida. En este caso, lo guardamos en la pos ición 0 de cad, e inicializamos i a 1,

porque en este caso, como ya tenemos el primer caracter de la cadena, continuaremos agregando caracteres a partir del segundo .
Lectura de la cadena
Pasamos ahora a la lectura de la cadena:
for (; i < n-1 && (c=getchar())!=EOF && c!='n'; i++)
cad[i] = c;
cad[i] = '0';
el for empieza con un ; porque estamos omitiendo la inicialización del contador, ya que fue inicializado en el punto anterior .
Este código lee un caracter a la vez, lo agrega a cad, y se repite hasta que encuentre un fin de línea, fin de archivo, o haya leído la cantidad máxima de caracteres que se le indicó.
Luego, cierra la cadena agregando un '0' al final. Todo esto es muy similar a la forma en que los compiladores suelen implementar la funció n fgets, sólo que en lugar de getchar
usan getc o fgetc.
Limpieza del buffer
Finalmente, limpiamos el buffer si es necesario:
if (c != 'n' && c != EOF)

la variable c contiene el último caracter leído. Recordemos que había 3 formas de salir del for: que hayamos encontrado un 'n', un EOF, o que hayamos llegado al máximo de
caracteres que debemos leer. Si se da cualquiera de los dos primeros casos, significa que leímos todo lo que había en el buffer, por lo que no hay nada que limpiar. En el tercer
caso, el usuario escribió más caracteres de los debidos, que aún están en el buffer, por lo que hay que quitarlos, para lo cu al usamos el método que vimos poco más arriba.
Juntándolo todo, tenemos la función:
int leecad(char *cad, int n) {
int i, c;
c=getchar();
if (c == EOF) {
cad[0] = '0';
return 0;
}
if (c == 'n')
i = 0;

else {
cad[0] = c;
i = 1;
}
for (; i < n-1 && (c=getchar())!=EOF && c!='n'; i++)
cad[i] = c;
cad[i] = '0';
if (c != 'n' && c != EOF)
return 1;
}

Notas finales y sugerencias
Aunque puesta aquí sólo a manera de ejemplo, la función está lista para ser usada tal cual en sus programas. Como usa sólo código estándar, debe funcionar en cualquier
plataforma que tenga una implementación de C.
Por simplicidad, funciona únicamente para leer de la entrada estándar, pero fácilmente se podría modificar para que trabaje también con archivos. Para eso habría que agregar un
tercer argumento: FILE *stream, y reemplazar los getchar() por fgetc(stream).
Finalmente, muchos programadores consideran que, si s e quiere tener un programa lo más correcto y tolerante a fallas posible (en cuanto a lectura de datos), se deberían leer
todas las variables (incluso de tipo int, float, etc.) en una cadena temporal, usando, por ejemplo, fgets (o incluso nuestra función de ejemplo) y después extraer de esta cadena los
datos a leer, mediante sscanf, que funciona igual a scanf, pero en vez de leer los datos del teclado, los lee desde la cadena que le especifiquemos. Esto se deja como un ejercicio
para quien quiera implementarlo.

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