本文作者:阮一峰
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stdio.h
是 C 语言的标准 I/O 库,用于读取和写入文件,也用于控制台的输入和输出。
标准 I/O 函数
以下函数用于控制台的输入和输出。
- printf():输出到控制台,详见《基本语法》一章。
- scanf():从控制台读取输入,详见《I/O 函数》一章。
- getchar():从控制台读取一个字符,详见《I/O 函数》一章。
- putchar():向控制台写入一个字符,详见《I/O 函数》一章。
- gets():从控制台读取整行输入(已废除),详见《I/O 函数》一章。
- puts():向控制台写入一个字符串,详见《I/O 函数》一章。
文件操作函数
以下函数用于文件操作,详见《文件操作》一章。
- fopen():打开文件。
- fclose():关闭文件。
- freopen():打开一个新文件,关联一个已经打开的文件指针。
- fprintf():输出到文件。
- fscanf():从文件读取数据。
- getc():从文件读取一个字符。
- fgetc():从文件读取一个字符。
- putc():向文件写入一个字符。
- fputc():向文件写入一个字符。
- fgets():从文件读取整行。
- fputs():向文件写入字符串。
- fread():从文件读取二进制数据。
- fwrite():向文件写入二进制数据。
- fseek():将文件内部指针移到指定位置。
- ftell():获取文件内部指针的当前位置。
- rewind():将文件内部指针重置到文件开始处。
- fgetpos():获取文件内部指针的当前位置。
- fsetpos():设置文件内部指针的当前位置。
- feof():判断文件内部指针是否指向文件结尾。
- ferror():返回文件错误指示器的状态。
- clearerr():重置文件错误指示器。
- remove():删除文件。
- rename():文件改名,以及移动文件。
字符串操作函数
以下函数用于操作字符串,详见《字符串操作》一章。
- sscanf():从字符串读取数据,详见《I/O 函数》一章。
- sprintf():输出到字符串。
- snprintf():输出到字符串的更安全版本,指定了输出字符串的数量。
tmpfile()
tmpfile()
函数创建一个临时文件,该文件只在程序运行期间存在,除非手动关闭它。它的原型如下。
FILE* tmpfile(void);
tmpfile()
返回一个文件指针,可以用于访问该函数创建的临时文件。如果创建失败,返回一个空指针 NULL。
FILE* tempptr;
tempptr = tmpfile();
调用close()
方法关闭临时文件后,该文件将被自动删除。
tmpfile()
有两个缺点。一是无法知道临时文件的文件名,二是无法让该文件成为永久文件。
tmpnam()
tmpname()
函数为临时文件生成一个名字,确保不会与其他文件重名。它的原型如下。
char* tmpname(char* s);
它的参数是一个字符串变量,tmpnam()
会把临时文件的文件名复制到这个变量里面,并返回指向该字符串变量的指针。如果生成文件名失败,tmpnam()
返回空指针 NULL。
char filename[L_tmpname];
if (tmpnam(filename) != NULL)
// 输出诸如 /tmp/filew9PMuZ 的文件名
printf("%s\n", filename);
else
printf("Something wrong!\n");
上面示例中,L_tmpname
是stdio.h
定义的一个宏,指定了临时文件的文件名长度。
tmpname()
的参数也可以是一个空指针 NULL,同样返回指向文件名字符串的指针。
char* filename;
filename = tmpnam(NULL);
上面示例中,变量filename
就是tmpnam()
生成的文件名。
该函数只是生成一个文件名,稍后可以使用fopen()
打开该文件并使用它。
fflush()
fflush()
用于清空缓存区。它接受一个文件指针作为参数,将缓存区内容写入该文件。
fflush(fp);
如果不需要保存缓存区内容,则可以传入空指针 NULL。
fflush(NULL);
如果清空成功,fflush()
返回0,否则返回 EOF。
注意,fflush()
一般只用来清空输出缓存区(比如写文件)。如果使用它来清空输入缓存区(比如读文件),属于未定义行为。
fflush()
的一个用途是不等回车键,就强迫输出缓存区。大多数系统都是行缓存,这意味着只有遇到回车键(或者缓存区满了,或者文件读到结尾),缓存区的内容才会输出,fflush()
可以不等回车键,立即输出。
for (int i = 9; i >= 0; i--) {
printf("\r%d", i);
fflush(stdout);
sleep(1);
}
上面示例是一个倒计时效果,\r
是回车键,表示每轮循环都会回到当前行的行首,等于删除上一轮循环的输出。fflush(stdout)
表示立即将缓存输出到显示器,这一行是必需的,否则由于上一行的输出没有回车键,不会触发缓存输出,屏幕上不会显示任何内容,只会等到程序运行结束再一次性输出。
setvbuf()
setvbuf()
函数用于定义某个字节流应该如何缓存。它可以接受四个参数。
int setvbuf(FILE* stream, char* buffer, int mode, size_t size)
第一个参数stream
是文件流。
第二个参数buffer
是缓存区的地址。
第三个参数mode
指定缓存的行为模式,它是下面三个宏之一,这些宏都定义在stdio.h
。
_IOFBF
:满缓存。当缓存为空时,才从流读入数据;当缓存满了,才向流写入数据。一般情况下,这是默认设置。_IOLBF
:行缓存。每次从流读入一行数据,或向流写入一行数据,即以行为单位读写缓存。_IONBF
:无缓存。不使用缓存区,直接读写设备。
第四个参数size
指定缓存区的大小。较大的缓存区提供更好的性能,而较小的缓存区可以节省空间。stdio.h
提供了一个宏BUFSIZ
,表示系统默认的缓存区大小。
它的意义在于,使得用户可以在打开一个文件之前,定义自己的文件缓冲区,而不必使用fopen()
函数打开文件时设定的默认缓冲区。
char buffer[N];
setvbuf(stream, buffer, _IOFBF, N);
上面示例设置文件流stream
的缓存区从地址buffer
开始,大小为N
,模式为_IOFBF
。
setvbuf()
的第二个参数可以为空指针 NULL。这样的话,setvbuf()
会自己创建一个缓存区。
注意,setvbuf()
的调用必须在对文件流执行任何操作之前。
如果调用成功,setvbuf()
的返回值为0
,否则返回非零值。
下面的例子是将缓存区调整为行缓存。
FILE *fp;
char lineBuf[1024];
fp = fopen("somefile.txt", "r");
setvbuf(fp, lineBuf, _IOLBF, 1024);
setbuf()
setbuf()
是setvbuf()
的早期版本,可以视为后者的简化版本,也用来定义某个字节流的缓存区。
void setbuf(FILE* stream, char* buffer);
它的第一个参数stream
是文件流,第二个参数buffer
是缓存区的地址。
它总是可以改写成setvbuf()
。
char buffer[BUFSIZ];
setbuf(stream, buffer);
// 等同于
setvbuf(stream, buffer, _IOFBF, BUFSIZ);
上面示例中,BUFSIZ
是stdio.h
定义的宏,表示系统默认的缓存区大小。
setbuf()
函数没有返回值。
setbuf()
的第二个参数如果设置为 NULL,表示不进行缓存。
setbuf(stdout, NULL);
// 等同于
setvbuf(stdout, NULL, _IONBF, 0);
ungetc()
ungetc()
将从缓存里面读取的上一个字符,重新放回缓存,下一个读取缓存的操作会从这个字符开始。有些操作需要了解下一个字符是什么,再决定应该怎么处理,这时这个函数就很有用。
它的原型如下。
int ungetc(int c, FILE *stream);
它的第一个参数是一个字符变量,第二个参数是一个打开的文件流。它的返回值是放回缓存的那个字符,操作失败时,返回 EOF。
int ch = fgetc(fp);
if (isdigit(ch)) {
ch = fgetc(fp);
}
ungetc(ch, fp);
上面示例中,如果读取的字符不是数字,就将其放回缓存。
perror()
perror()
用于在 stderr 的错误信息之前,添加一个自定义字符串。
void perror(const char *s);
该函数的参数就是在报错信息前添加的字符串。它没有返回值。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <errno.h>
int main(void) {
int x = -1;
errno = 0;
float y = sqrt(x);
if (errno != 0) {
perror("sqrt error");
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
上面示例中,求-1
的平方根,导致报错。头文件errno.h
提供宏errno
,只要上一步操作出错,这个宏就会设置成非零值。perror()
用来在报错信息前,加上sqrt error
的自定义字符串。
执行上面的程序,就会得到下面的报错信息。
$ gcc test.c -lm
$ ./a.out
sqrt error: Numerical argument out of domain
可变参数操作函数
(1)输出函数
下面是printf()
的变体函数,用于按照给定格式,输出函数的可变参数列表(va_list)。
- vprintf():按照给定格式,输出到控制台,默认是显示器。
- vfprintf():按照给定格式,输出到文件。
- vsprintf():按照给定格式,输出到字符串。
- vsnprintf():按照给定格式,输出到字符串的安全版本。
它们的原型如下,基本与对应的printf()
系列函数一致,除了最后一个参数是可变参数对象。
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
int vprintf(
const char * restrict format,
va_list arg
);
int vfprintf(
FILE * restrict stream,
const char * restrict format,
va_list arg
);
int vsprintf(
char * restrict s,
const char * restrict format,
va_list arg
);
int vsnprintf(
char * restrict s,
size_t n,
const char * restrict format,
va_list arg
);
它们的返回值都为输出的字符数,如果出错,返回负值。
vsprintf()
和vsnprintf()
的第一个参数可以为 NULL,用来查看多少个字符会被写入。
下面是一个例子。
int logger(char *format, ...) {
va_list va;
va_start(va, format);
int result = vprintf(format, va);
va_end(va);
printf("\n");
return result;
}
// 输出 x = 12 and y = 3.20
logger("x = %d and y = %.2f", x, y);
(2)输入函数
下面是scanf()
的变体函数,用于按照给定格式,输入可变参数列表 (va_list)。
- vscanf():按照给定格式,从控制台读取(默认为键盘)。
- vfscanf():按照给定格式,从文件读取。
- vsscanf():按照给定格式,从字符串读取。
它们的原型如下,跟对应的scanf()
函数基本一致,除了最后一个参数是可变参数对象。
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
int vscanf(
const char * restrict format,
va_list arg
);
int vfscanf(
FILE * restrict stream,
const char * restrict format,
va_list arg
);
int vsscanf(
const char * restrict s,
const char * restrict format,
va_list arg
);
它们返回成功读取的项数,遇到文件结尾或错误,则返回 EOF。
下面是一个例子。
int error_check_scanf(int expected_count, char *format, ...) {
va_list va;
va_start(va, format);
int count = vscanf(format, va);
va_end(va);
assert(count == expected_count);
return count;
}
error_check_scanf(3, "%d, %d/%f", &a, &b, &c);