C 程式設計/stdio.h

C 程式語言提供了許多用於檔案輸入和輸出的標準庫函式。這些函式構成了 C 標準庫標頭檔案<stdio.h>的大部分內容。

C 的 I/O 功能按照現代標準來說是相當低階的；C 將所有檔案操作抽象為對位元組流的操作，這些位元組流可以是“輸入流”或“輸出流”。與一些早期的程式語言不同，C 不直接支援隨機訪問資料檔案；要從檔案中間的記錄讀取資料，程式設計師必須建立一個流，定位到檔案中間，然後從流中按順序讀取位元組。

流式檔案 I/O 模型是由 Unix 作業系統推廣的，Unix 與 C 程式語言本身同時開發。絕大多數現代作業系統都從 Unix 繼承了流，而 C 程式語言家族中的許多語言都繼承了 C 的檔案 I/O 介面，幾乎沒有改動（例如，PHP）。C++ 標準庫在其語法中反映了“流”的概念；參見 iostream。

函式概述

大多數 C 檔案輸入/輸出函式在以下檔案中定義：/stdio.h (/cstdio（在 C++ 中的標頭檔案）。

檔案訪問

fopen- 開啟一個檔案
freopen- 使用現有流開啟不同的檔案
fflush- 將輸出流與實際檔案同步
fclose- 關閉檔案
setbuf- 設定檔案流的緩衝區
setvbuf- 設定檔案流的緩衝區及其大小
fwide- 在寬字元 I/O 和窄字元 I/O 之間切換檔案流

直接輸入/輸出

fread- 從檔案讀取
fwrite- 寫入檔案

非格式化輸入/輸出

窄字元

fgetc, getc- 從檔案流讀取一個字元
fgets- 從檔案流讀取一個字串
fputc, putc- 將一個字元寫入檔案流
fputs- 將一個字串寫入檔案流
getchar- 從 stdin 讀取一個字元
gets- 從 stdin 讀取一個字串
putchar- 將一個字元寫入 stdout
puts- 將一個字串寫入 stdout
ungetc- 將一個字元放回檔案流

寬字元

fgetwc, getwc- 從檔案流讀取一個寬字元
fgetws- 從檔案流讀取一個寬字串
fputwc, putwc- 將一個寬字元寫入檔案流
fputws- 將一個寬字串寫入檔案流
getwchar- 從 stdin 讀取一個寬字元
putwchar- 將一個寬字元寫入 stdout
ungetwc- 將一個寬字元放回檔案流

格式化輸入/輸出

窄字元

scanf, fscanf, sscanf- 從 stdin、檔案流或緩衝區讀取格式化輸入
vscanf, vfscanf, wsscanf- 使用可變引數列表從 stdin、檔案流或緩衝區讀取格式化輸入
printf, fprintf, sprintf, snprintf- 將格式化輸出列印到 stdout、檔案流或緩衝區
vprintf, vfprintf, vsprintf, vsnprintf- 使用可變引數列表將格式化輸出列印到 stdout、檔案流或緩衝區

寬字元

wscanf, fwscanf, swscanf- 從 stdin、檔案流或緩衝區讀取格式化的寬字元輸入
vwscanf, vfwscanf, vswscanf- 使用可變引數列表從 stdin、檔案流或緩衝區讀取格式化的寬字元輸入
wprintf, fwprintf, swprintf- 將格式化的寬字元輸出列印到 stdout、檔案流或緩衝區
vwprintf, vfwprintf, vswprintf- 使用可變引數列表將格式化的寬字元輸出列印到 stdout、檔案流或緩衝區

檔案定位

ftell- 返回當前檔案位置指示器
fgetpos- 獲取檔案位置指示器
fseek- 將檔案位置指示器移動到檔案中的特定位置
fsetpos- 將檔案位置指示器移動到檔案中的特定位置
rewind- 將檔案位置指示器移動到檔案開頭

錯誤處理

clearerr- 清除錯誤
feof- 檢查檔案結尾
ferror- 檢查檔案錯誤
perror- 將對應於當前錯誤的字串顯示到 stderr

檔案操作

remove- 擦除檔案
rename- 重新命名檔案
tmpfile- 返回指向臨時檔案的指標
tmpnam- 返回唯一的檔名

使用 fgetc 從流中讀取

fgetc 函式用於從流中讀取一個字元。

int fgetc(FILE *fp);

如果成功，fgetc 將返回流中的下一個位元組或字元（取決於檔案是“二進位制”還是“文字”，如上文 fopen 中所述）。如果失敗，fgetc 將返回 EOF。（可以使用檔案指標呼叫 ferror 或 feof 來確定特定的錯誤型別。）

標準宏 getc 也在 <stdio.h> 中定義，其行為與 fgetc 幾乎相同，只是作為宏，它可能會多次計算其引數。

標準函式 getchar 也在 <stdio.h> 中定義，它不接受任何引數，並且等效於 getc(stdin)。

EOF 陷阱

使用 fgetc、getc 或 getchar 時，一個錯誤是在與 EOF 比較之前將結果分配給 char 型別的變數。以下程式碼片段展示了這種錯誤，然後顯示了正確的方法（使用 int 型別）

錯誤	更正
char c; while ((c = getchar()) != EOF) putchar(c);	int c; /* This will hold the EOF value */ while ((c = getchar()) != EOF) putchar(c);

假設一個系統中 char 型別為 8 位寬，表示 256 個不同的值。getchar 可能返回 256 個可能的字元中的任何一個，它也可能返回 EOF 來表示檔案結尾，總共 257 個不同的可能返回值。

當 getchar 的結果分配給 char 時，它只能表示 256 個不同的值，因此必然會丟失一些資訊——當將 257 個專案打包到 256 個槽中時，必然會發生衝突。EOF 值在轉換為 char 時，與共享其數值的 256 個字元中的一個變得無法區分。如果在檔案中找到該字元，上面的示例可能會將其誤認為檔案結尾指示器；或者，同樣糟糕的是，如果 char 型別為無符號，則由於 EOF 為負數，因此它永遠不會等於任何無符號 char，因此上面的示例在檔案結尾時不會終止。它將永遠迴圈，反覆列印將 EOF 轉換為 char 所產生的字元。

然而，如果 char 定義為有符號的，則不會出現這種迴圈失敗模式（C 使預設 char 型別實現依賴於符號）^[1]，假設常用的 EOF 值為 -1。然而，根本問題仍然是，如果 EOF 值在 char 型別的範圍之外定義，則當分配給 char 時，該值會被截斷，並且將不再匹配退出迴圈所需的完整 EOF 值。另一方面，如果 EOF 在 char 的範圍內，則這保證了 EOF 和 char 值之間的衝突。因此，無論系統型別如何定義，在測試 EOF 時永遠不要使用 char 型別。

在 int 和 char 大小相同的系統上（即與 POSIX 和 C99 標準至少不相容的系統），即使“好的”示例也會因 EOF 和某些字元值的不可區分性而受到影響。處理這種情況的正確方法是在 getchar 返回 EOF 後檢查 feof 和 ferror。如果 feof 指示尚未到達檔案結尾，並且 ferror 指示沒有發生錯誤，則可以假設 getchar 返回的 EOF 代表一個實際字元。這些額外的檢查很少進行，因為大多數程式設計師假設他們的程式碼永遠不需要在這些“大 char”系統上執行。另一種方法是使用編譯時斷言來確保 UINT_MAX > UCHAR_MAX，這至少可以阻止帶有這種假設的程式在這樣的系統上編譯。

fwrite

在 C 程式語言中，fread 和 fwrite 函式分別提供檔案輸入和輸出操作。fread 和 fwrite 在 <stdio.h> 中宣告。

使用 fwrite 寫入檔案

fwrite 定義為

size_t fwrite (const void *array, size_t size, size_t count, FILE *stream);

fwrite 函式將一塊資料寫入流。它將寫入 count 個元素的陣列到流中的當前位置。對於每個元素，它將寫入 size 個位元組。流的位置指示器將根據成功寫入的位元組數進行調整。

該函式將返回成功寫入的元素數量。如果寫入成功完成，返回值將等於 count。如果發生寫入錯誤，返回值將小於 count。

以下程式開啟一個名為sample.txt的檔案，向檔案寫入一串字元，然後關閉檔案。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    FILE *fp;
    size_t count;
    const char *str = "hello\n";

    fp = fopen("sample.txt", "w");
    if(fp == NULL) {
        perror("failed to open sample.txt");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    count = fwrite(str, 1, strlen(str), fp);
    printf("Wrote %zu bytes. fclose(fp) %s.\n", count, fclose(fp) == 0 ? "succeeded" : "failed");
    return EXIT_SUCCESS;
}

使用 fputc 寫入流

fputc 函式用於將一個字元寫入流。

int fputc(int c, FILE *fp);

引數 c 在輸出之前會靜默地轉換為 unsigned char。如果成功，fputc 將返回寫入的字元。如果失敗，fputc 將返回 EOF。

標準宏 putc 也是在 <stdio.h> 中定義的，它的行為幾乎與 fputc 相同，除了它是一個宏，它可能會多次計算其引數。

標準函式 putchar 也在 <stdio.h> 中定義，它只接受第一個引數，等效於 putc(c, stdout)，其中 c 是該引數。

示例用法

以下 C 程式開啟一個名為 myfile 的二進位制檔案，從中讀取五個位元組，然後關閉該檔案。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
  const int count = 5;  /* count of bytes to read from file */
  char buffer[count] = {0};  /* initialized to zeroes */
  int i, rc;
  FILE *fp = fopen("myfile", "rb");
  if (fp == NULL) {
    perror("Failed to open file \"myfile\"");
    return EXIT_FAILURE;
  }
  for (i = 0; (rc = getc(fp)) != EOF && i < count; buffer[i++] = rc)
    ;
  fclose(fp);
  if (i == count) {
    puts("The bytes read were...");
    for (i = 0; i < count; i++)
      printf("%x ", buffer[i]);
    puts("");
  } else
    fputs("There was an error reading the file.\n", stderr);
  return EXIT_SUCCESS;
}

參考資料

↑ C99 §6.2.5/15

[1] C99 §6.2.5/15

[1]