标准I/O基础概念

标准I/O（Standard Input/Output）是C语言提供的一组高级文件操作函数，位于<stdio.h>头文件中。与低级I/O（如Unix的系统调用read/write）相比，标准I/O引入了缓冲机制，能显著提升读写效率。核心概念包括：

• 文件指针（FILE）*：指向FILE结构的指针，用于标识打开的文件流
• 缓冲类型：全缓冲、行缓冲、无缓冲
• 文本流与二进制流：文本流会处理换行符转换，二进制流直接读写原始数据

文件打开与关闭

fopen函数

FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);

• 参数：

  • filename：文件路径字符串
  • mode：打开模式：
    • "r"：只读（文件必须存在）
    • "w"：只写（创建新文件或清空已有文件）
    • "a"：追加（在文件末尾写入）
    • "r+"：读写（文件必须存在）
    • "w+"：读写（创建新文件或清空已有文件）
    • "a+"：读写（从文件末尾开始）
    • 附加b表示二进制模式（如"rb"）

• 返回值：成功返回FILE指针，失败返回NULL

fclose函数

int fclose(FILE *stream);

• 参数：要关闭的文件流指针
• 返回值：成功返回0，失败返回EOF
• 注意：关闭前会刷新缓冲区，多次关闭同一流会导致未定义行为

字符I/O操作

fgetc函数

int fgetc(FILE *stream);

• 从指定流读取一个字符
• 返回值：成功返回读取的字符（转为unsigned char再转int），失败或到达文件尾返回EOF

fputc函数

int fputc(int c, FILE *stream);

• 向指定流写入一个字符
• 参数：c会被转为unsigned char写入
• 返回值：成功返回写入的字符，失败返回EOF

使用示例：

// 文件复制示例
FILE *src = fopen("input.txt", "r");
FILE *dst = fopen("output.txt", "w");
int ch;
while ((ch = fgetc(src)) != EOF) {fputc(ch, dst);
}
fclose(src);
fclose(dst);

行I/O操作

fgets函数

char *fgets(char *str, int n, FILE *stream);

• 从流中读取最多n-1个字符到str缓冲区
• 遇到换行符或EOF时停止，换行符会被保留
• 缓冲区末尾自动添加'\0'
• 返回值：成功返回str指针，失败或到达文件尾返回NULL

fputs函数

int fputs(const char *str, FILE *stream);

• 将字符串写入流，不包含结尾的'\0'
• 返回值：成功返回非负值，失败返回EOF

使用示例：

// 行计数示例
FILE *fp = fopen("file.txt", "r");
char buffer[256];
int lines = 0;
while (fgets(buffer, sizeof(buffer), fp)) {lines++;
}
fclose(fp);

格式化I/O操作

fscanf函数

int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);

• 从流中按指定格式读取数据
• 格式字符串与scanf相同
• 返回值：成功匹配并赋值的参数个数，失败或到达文件尾返回EOF

fprintf函数

int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);

• 按指定格式向流写入数据
• 格式字符串与printf相同
• 返回值：成功写入的字符数，失败返回负值

使用示例：

// 结构化数据读写
typedef struct {int id;char name[50];float score;
} Student;FILE *fp = fopen("data.txt", "w+");
Student s = {1, "Alice", 95.5f};
fprintf(fp, "%d %s %f\n", s.id, s.name, s.score);rewind(fp);
Student new_s;
fscanf(fp, "%d %49s %f", &new_s.id, new_s.name, &new_s.score);
fclose(fp);

错误处理与状态检查

• ferror：检查流错误标志

  int ferror(FILE *stream);
  

• feof：检查文件结束标志

  int feof(FILE *stream);
  

• clearerr：清除错误和EOF标志

  void clearerr(FILE *stream);
  

正确使用模式：

while (1) {ch = fgetc(fp);if (feof(fp)) break;if (ferror(fp)) {perror("Read error");break;}// 处理字符
}