9.2 ASCII 码

ASCII 的定义

ASCII (American Standard Code for Information Interchange) 是一种使用 7 位表示 128 个字符的字符编码标准，把字母、数字、标点符号和控制码映射为数字形式。这种标准化使不同制造商生产的计算机、终端、打印机及其他外围设备能够可靠地交换和处理文本信息。

1. 为什么 C 教程要讲 ASCII

C 标准对字符集的保证边界

C 标准不要求源字符集或执行字符集就是 ASCII，两者的具体内容都由实现定义。标准规定它们都必须包含基本字符集：大小写拉丁字母、十进制数字、一批图形字符、空格，以及若干控制字符。执行字符集中这些字符的具体编码值由实现定义。标准保证十进制数字字符的编码值连续递增，且字符常量和字符串字面量会在翻译阶段映射到执行字符集。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    printf("%d\n", '9' - '0');
    return 0;
}

输出：

bash

2. 字符集结构

ASCII 的 128 个字符分为控制字符 (Control Character) 和可打印字符 (Printable Character) 两类。

控制字符的编码值为 0（0x00）至 31（0x1F），以及 127（0x7F）。它们在屏幕上不显示，用途是控制数据传输和设备操作（如打印机、终端），或者格式化文本。常见的控制字符有：

NUL（0x00）：空字符
SOH（0x01）：标题开始
ETX（0x03）：正文结束
BEL（0x07）：响铃
BS（0x08）：退格
HT（0x09）：水平制表符 (Tab)
LF（0x0A）：换行 (Line Feed)
CR（0x0D）：回车 (Carriage Return)
ESC（0x1B）：转义
DEL（0x7F）：删除

可打印字符的编码值为 32（0x20）至 126（0x7E），可以显示在屏幕或纸张上，包括：

空格（0x20）
数字 0（0x30）至 9（0x39）
大写拉丁字母 A（0x41）至 Z（0x5A）
小写拉丁字母 a（0x61）至 z（0x7A）
其余标点和符号，例如 ! " # $ % & ' ( ) * + , - . / 和 { | } ~

3. 与转义字符的关系

转义字符与空字符

写转义字符时，程序表达的是执行字符集中的字符意图，具体编码值由实现决定。例如 '\n' 表示执行字符集中的换行控制字符，通常平台上它对应 0x0A；可移植代码应当直接写转义字符。标准要求基本执行字符集中存在一个所有位都为 0 的空字符（写为 '\0'），用于终止字符串。

char end = '\0';
char newline = '\n';

4. 完整列表

Bin (二进制)	Oct (八进制)	Dec (十进制)	Hex (十六进制)	缩写/字符	解释
0000 0000	00	0	0x00	NUL (null)	空字符
0000 0001	01	1	0x01	SOH (start of heading)	标题开始
0000 0010	02	2	0x02	STX (start of text)	正文开始
0000 0011	03	3	0x03	ETX (end of text)	正文结束
0000 0100	04	4	0x04	EOT (end of transmission)	传输结束
0000 0101	05	5	0x05	ENQ (enquiry)	请求
0000 0110	06	6	0x06	ACK (acknowledge)	收到通知
0000 0111	07	7	0x07	BEL (bell)	响铃
0000 1000	010	8	0x08	BS (backspace)	退格
0000 1001	011	9	0x09	HT (horizontal tab)	水平制表符
0000 1010	012	10	0x0A	LF (NL line feed, new line)	换行键
0000 1011	013	11	0x0B	VT (vertical tab)	垂直制表符
0000 1100	014	12	0x0C	FF (NP form feed, new page)	换页键
0000 1101	015	13	0x0D	CR (carriage return)	回车键
0000 1110	016	14	0x0E	SO (shift out)	移出
0000 1111	017	15	0x0F	SI (shift in)	移入
0001 0000	020	16	0x10	DLE (data link escape)	数据链路转义
0001 0001	021	17	0x11	DC1 (device control 1)	设备控制 1
0001 0010	022	18	0x12	DC2 (device control 2)	设备控制 2
0001 0011	023	19	0x13	DC3 (device control 3)	设备控制 3
0001 0100	024	20	0x14	DC4 (device control 4)	设备控制 4
0001 0101	025	21	0x15	NAK (negative acknowledge)	拒绝接收
0001 0110	026	22	0x16	SYN (synchronous idle)	同步空闲
0001 0111	027	23	0x17	ETB (end of trans. block)	结束传输块
0001 1000	030	24	0x18	CAN (cancel)	取消
0001 1001	031	25	0x19	EM (end of medium)	媒介结束
0001 1010	032	26	0x1A	SUB (substitute)	代替
0001 1011	033	27	0x1B	ESC (escape)	换码 (溢出)
0001 1100	034	28	0x1C	FS (file separator)	文件分隔符
0001 1101	035	29	0x1D	GS (group separator)	分组符
0001 1110	036	30	0x1E	RS (record separator)	记录分隔符
0001 1111	037	31	0x1F	US (unit separator)	单元分隔符
0010 0000	040	32	0x20	[SPACE]	空格
0010 0001	041	33	0x21	!	叹号
0010 0010	042	34	0x22	"	双引号
0010 0011	043	35	0x23	#	井号
0010 0100	044	36	0x24	$	美元符
0010 0101	045	37	0x25	%	百分号
0010 0110	046	38	0x26	&	和号
0010 0111	047	39	0x27	'	单引号
0010 1000	050	40	0x28	(	开括号
0010 1001	051	41	0x29	)	闭括号
0010 1010	052	42	0x2A	*	星号
0010 1011	053	43	0x2B	+	加号
0010 1100	054	44	0x2C	,	逗号
0010 1101	055	45	0x2D	-	减号/破折号
0010 1110	056	46	0x2E	.	句号
0010 1111	057	47	0x2F	/	斜杠
0011 0000	060	48	0x30	0	阿拉伯数字 0
0011 0001	061	49	0x31	1	阿拉伯数字 1
0011 0010	062	50	0x32	2	阿拉伯数字 2
0011 0011	063	51	0x33	3	阿拉伯数字 3
0011 0100	064	52	0x34	4	阿拉伯数字 4
0011 0101	065	53	0x35	5	阿拉伯数字 5
0011 0110	066	54	0x36	6	阿拉伯数字 6
0011 0111	067	55	0x37	7	阿拉伯数字 7
0011 1000	070	56	0x38	8	阿拉伯数字 8
0011 1001	071	57	0x39	9	阿拉伯数字 9
0011 1010	072	58	0x3A	:	冒号
0011 1011	073	59	0x3B	;	分号
0011 1100	074	60	0x3C	<	小于
0011 1101	075	61	0x3D	=	等号
0011 1110	076	62	0x3E	>	大于
0011 1111	077	63	0x3F	?	问号
0100 0000	0100	64	0x40	@	电子邮件符号
0100 0001	0101	65	0x41	A	大写字母 A
0100 0010	0102	66	0x42	B	大写字母 B
0100 0011	0103	67	0x43	C	大写字母 C
0100 0100	0104	68	0x44	D	大写字母 D
0100 0101	0105	69	0x45	E	大写字母 E
0100 0110	0106	70	0x46	F	大写字母 F
0100 0111	0107	71	0x47	G	大写字母 G
0100 1000	0110	72	0x48	H	大写字母 H
0100 1001	0111	73	0x49	I	大写字母 I
0100 1010	0112	74	0x4A	J	大写字母 J
0100 1011	0113	75	0x4B	K	大写字母 K
0100 1100	0114	76	0x4C	L	大写字母 L
0100 1101	0115	77	0x4D	M	大写字母 M
0100 1110	0116	78	0x4E	N	大写字母 N
0100 1111	0117	79	0x4F	O	大写字母 O
0101 0000	0120	80	0x50	P	大写字母 P
0101 0001	0121	81	0x51	Q	大写字母 Q
0101 0010	0122	82	0x52	R	大写字母 R
0101 0011	0123	83	0x53	S	大写字母 S
0101 0100	0124	84	0x54	T	大写字母 T
0101 0101	0125	85	0x55	U	大写字母 U
0101 0110	0126	86	0x56	V	大写字母 V
0101 0111	0127	87	0x57	W	大写字母 W
0101 1000	0130	88	0x58	X	大写字母 X
0101 1001	0131	89	0x59	Y	大写字母 Y
0101 1010	0132	90	0x5A	Z	大写字母 Z
0101 1011	0133	91	0x5B	[	开方括号
0101 1100	0134	92	0x5C	\	反斜杠
0101 1101	0135	93	0x5D	]	闭方括号
0101 1110	0136	94	0x5E	^	脱字符
0101 1111	0137	95	0x5F	_	下划线
0110 0000	0140	96	0x60	`	开单引号
0110 0001	0141	97	0x61	a	小写字母 a
0110 0010	0142	98	0x62	b	小写字母 b
0110 0011	0143	99	0x63	c	小写字母 c
0110 0100	0144	100	0x64	d	小写字母 d
0110 0101	0145	101	0x65	e	小写字母 e
0110 0110	0146	102	0x66	f	小写字母 f
0110 0111	0147	103	0x67	g	小写字母 g
0110 1000	0150	104	0x68	h	小写字母 h
0110 1001	0151	105	0x69	i	小写字母 i
0110 1010	0152	106	0x6A	j	小写字母 j
0110 1011	0153	107	0x6B	k	小写字母 k
0110 1100	0154	108	0x6C	l	小写字母 l
0110 1101	0155	109	0x6D	m	小写字母 m
0110 1110	0156	110	0x6E	n	小写字母 n
0110 1111	0157	111	0x6F	o	小写字母 o
0111 0000	0160	112	0x70	p	小写字母 p
0111 0001	0161	113	0x71	q	小写字母 q
0111 0010	0162	114	0x72	r	小写字母 r
0111 0011	0163	115	0x73	s	小写字母 s
0111 0100	0164	116	0x74	t	小写字母 t
0111 0101	0165	117	0x75	u	小写字母 u
0111 0110	0166	118	0x76	v	小写字母 v
0111 0111	0167	119	0x77	w	小写字母 w
0111 1000	0170	120	0x78	x	小写字母 x
0111 1001	0171	121	0x79	y	小写字母 y
0111 1010	0172	122	0x7A	z	小写字母 z
0111 1011	0173	123	0x7B	{	开花括号
0111 1100	0174	124	0x7C	\|	垂线
0111 1101	0175	125	0x7D	}	闭花括号
0111 1110	0176	126	0x7E	~	波浪号
0111 1111	0177	127	0x7F	[DEL] (delete)	删除

5. 习题

#10914

⚡2⏳2

下面的程序用 %d 打印字符常量（按整数输出），用 %c 打印整数运算的结果（按字符输出）。先写出四行输出，不要编译；再回答后面的问题。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    printf("%d %d %d\n", 'A', '0', ' ');
    printf("%d %d\n", 'a' - 'A', '9' - '0');
    printf("%d %d %d\n", '\x41' == 'A', '\n', '\0');
    printf("%c%c%c\n", 'A' + 2, '0' + 7, 'z' - 1);
    return 0;
}

本机用 -std=c17 -Wall -Wextra 编译，输出为：

text

第二行开头的 32 来自 'a' - 'A'，末尾的 9 来自 '9' - '0'。哪一个结果可以依赖标准？依据是什么？另一个为什么不能？
第三行的 1 是标准保证的结果吗？'\x41' 与 'A' 各自表达什么？在 'A' 的编码值不是 0x41 的执行字符集上，这一行还会输出 1 吗？
第三行末两项 10 和 0 来自 '\n' 与 '\0'。'\0' 在所有符合标准的实现上都等于 0，'\n' 的数值却由实现决定。要表示一个换行，该写 '\n' 还是写 10？
第四行用到了 'A'～'Z'、'0'～'9'、'a'～'z' 各自连续这个前提。标准对这三段字符分别作了什么保证？要写出不依赖这个前提的版本，可以怎么做？

#10915

⚡2⏳3

正文只列出了控制字符的名字，它们在终端上的效果要跑一次才看得清。写一个程序，依次打印下面五个字符串，并在每个字符串后面按 tag: 十进制码 ... 的格式列出它的字节值：

"a\tb\tc"
"abc\b\bXY"
"loading 0%\rloading 100%"
"done\a"
"loading 100%\rdone        "

要求：

打印字符串和列出字节值用一个函数完成，不要在 main 里重复五遍循环；
字节值先转换成 unsigned char 再按十进制输出，用空格分隔；
五个字符串按上面的顺序各占两行：一行原样打印，一行列出字节值。五个 tag 依次用 tab、bs、cr、bell、pad。

验收（本机输出中的字节值行）：

text

tab: 97 9 98 9 99
bs: 97 98 99 8 8 88 89
cr: 108 111 97 100 105 110 103 32 48 37 13 108 111 97 100 105 110 103 32 49 48 48 37
bell: 100 111 110 101 7
pad: 108 111 97 100 105 110 103 32 49 48 48 37 13 100 111 110 101 32 32 32 32 32 32 32 32

问题：

"abc\b\bXY" 打到终端上，最终看到的是哪三个字符？每遇到一个 \b，光标移动到哪里？
\r 把光标移到行首但不换行，所以 loading 0% 被后面的内容整体盖住。要让每次进度各占一行，该把 \r 换成哪个转义字符？只想在同一行上覆盖时，第五个字符串里 done 后面为什么必须补 8 个空格？
\a 在终端上通常不产生可见字符。从字节值看，它在字符串里占几个字节？把 \a 换成真正的响铃字符写进源文件，会带来什么麻烦？

#10916

⚡3⏳3

写一个打印 ASCII 表的程序，逐字符输出的函数为：

void print_ascii_row(unsigned char c);

每行依次给出：8 位二进制（高 4 位与低 4 位之间空一格）、三位八进制、三位十进制、0x 加两位大写十六进制、字符本身。字符一栏的写法：

0x20 写 [SPACE]，0x7F 写 [DEL]；
0x00～0x1F 中认出 NUL、BEL、BS、HT、LF、CR、ESC，写成 [NUL] 这样的缩写，其余统一写 [control]；
0x21～0x7E 直接输出字符。

再统计 0x00～0x7F 中 control、space、digit、upper、lower、punct 各有几个，输出可打印字符的总数，最后一行原样输出 0x20～0x7E 的全部 95 个字符。分类的分界按正文第 2 节：control 是 0x00～0x1F 与 0x7F，space 只有 0x20，digit、upper、lower 分别取 0x30～0x39、0x41～0x5A、0x61～0x7A，剩下的可打印字符都算 punct。

验收（本机输出，节选；对齐的空白可以不同，数字与字符必须一致）：

text

0000 0000  000    0  0x00  [NUL]
0000 1001  011    9  0x09  [HT]
0000 1010  012   10  0x0A  [LF]
0000 1011  013   11  0x0B  [control]
0000 1101  015   13  0x0D  [CR]
0011 0000  060   48  0x30  0
0011 1001  071   57  0x39  9
0100 0001  101   65  0x41  A
0111 1111  177  127  0x7F  [DEL]
control 33
space 1
digit 10
upper 26
lower 26
punct 32
printable 95
 !"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~

要求：六类计数由循环算出，不得写死；print_ascii_row 的参数是 unsigned char，循环里用 (unsigned char)c 转换；gcc -std=c17 -Wall -Wextra 零警告。

#10917

⚡5⏳3

下面的程序想按 16 字节一行打印任意字节的十六进制和可打印字符，却把一段含空字符的数据当成了字符串。先按原样编译运行。

#include <stdio.h>

static int is_printable(char c) {
    return c >= 0x20 && c <= 0x7F;
}

static size_t byte_count(const char *data) {
    size_t n = 0;

    while (data[n] != '\0') {
        n++;
    }
    return n;
}

static void hexdump(const char *data) {
    size_t n = byte_count(data);

    for (size_t i = 0; i < n; i += 16) {
        printf("%04X  ", (unsigned)i);
        for (size_t k = 0; k < 16; k++) {
            if (i + k < n) {
                printf("%02X ", data[i + k]);
            } else {
                printf("   ");
            }
            if (k == 7) {
                printf(" ");
            }
        }
        printf(" |");
        for (size_t k = 0; k < 16 && i + k < n; k++) {
            printf("%c", is_printable(data[i + k]) ? data[i + k] : '.');
        }
        printf("|\n");
    }
}

int main(void) {
    const char sample[] = {'A', 'S', 'C', 'I', 'I', ' ', 0x00, 0x1F,
                           0x7F, (char)0xE4, 'o', 'k'};

    hexdump(sample);
    return 0;
}

（%02X 表示按大写十六进制输出、至少两位、不足两位时在左边补 0。）

(1) [2.1] 用 -std=c17 -Wall -Wextra 编译并运行，记下诊断与输出（本机字节栏只有 41 53 43 49 49 20 六项，右栏是 |ASCII |）。sample 有 12 个字节，为什么只打印出 6 个？hexdump 的样子不变时，调用处怎么写都解决不了这个问题，原因是什么？

(2) [5.3] 只改一半的版本最容易骗人。给 hexdump 加一个 size_t n 参数并照传 sizeof sample，byte_count 删掉，其余不动。本机运行后字节栏变成：

text

41 53 43 49 49 20 00 1F 7F FFFFFFE4 6F 6B

0xE4 一项多出了四个 F，右栏里 0x7F 也被原样打了出来。逐条说明这两处输出分别由哪个缺陷造成，以及为什么「把 is_printable 的参数改成 unsigned char」并不能自动修好后一处。再把下面这个循环单独编译运行，解释它为什么停不下来，-Wall -Wextra 那条「比较恒为真」的警告指的是什么；加上 -funsigned-char 编译，循环能否结束：

for (char c = 0; c < 128; c++) {
    putchar(is_printable(c) ? c : '.');
}

(3) [4.3] 全部改对：hexdump 接受 (const char *data, size_t n)，取字节时逐个转成 unsigned char，is_printable 的参数也改成 unsigned char 并把上界改成可打印字符的最后一个码值，main 用 sizeof sample 传长度。改完后同一份数据应输出：

text

0000  41 53 43 49 49 20 00 1F  7F E4 6F 6B              |ASCII ....ok|

对字符串字面量 "0123456789abcdefghij"（长度传 sizeof text - 1）应输出：

text

0000  30 31 32 33 34 35 36 37  38 39 61 62 63 64 65 66  |0123456789abcdef|
0010  67 68 69 6A                                       |ghij|

（对齐的空白可以不同，字节与右栏内容必须一致。）要求 -Wall -Wextra 零警告。做完后回答：0xE4 这一字节在 ASCII 里对应哪个字符？

3.10 求值

4.3 选择语句

5.5 跳转语句

10.2 结构体

14.3 程序支持

15.1 声明

16.2 对象表示

18.2 标准库中的宏

9.2 ASCII 码 ​

ASCII 的定义

1. 为什么 C 教程要讲 ASCII ​

C 标准对字符集的保证边界

2. 字符集结构 ​

3. 与转义字符的关系 ​

转义字符与空字符

4. 完整列表 ​

5. 习题 ​

9.2 ASCII 码

1. 为什么 C 教程要讲 ASCII

2. 字符集结构

3. 与转义字符的关系

4. 完整列表

5. 习题