C 标准库 - ＜stdio.h＞ 详解

好奇的菜鸟2024-02-26 12:07

在 C 语言中，stdio.h 是一个非常重要的头文件，定义了一系列用于输入和输出的函数、变量和宏。本文将逐一介绍 stdio.h 中定义的函数，并提供每个函数的完整示例。

变量类型

在 stdio.h 中定义了三个变量类型：

  1. size_t：无符号整数类型，通常用于表示内存大小。
  2. FILE：适合存储文件流信息的对象类型。
  3. fpos_t：适合存储文件中任何位置的对象类型。

宏定义

stdio.h 中定义了一些常用的宏：

  1. NULL：空指针常量的值。
  2. _IOFBF、_IOLBF 和 _IONBF：用于 setvbuf 函数的第三个参数。
  3. BUFSIZ：setbuf 函数使用的缓冲区大小。
  4. EOF：表示文件结束的负整数。
  5. FOPEN_MAX：系统可以同时打开的文件数量。
  6. FILENAME_MAX：字符数组可以存储的文件名的最大长度。
  7. L_tmpnam：tmpnam 函数创建的临时文件名的最大长度。
  8. SEEK_CUR、SEEK_END 和 SEEK_SET：fseek 函数中用于定位不同位置的宏。
  9. TMP_MAX：tmpnam 函数可生成的独特文件名的最大数量。
  10. stderr、stdin 和 stdout：分别对应标准错误、标准输入和标准输出流。

函数介绍与示例

1. int fclose(FILE *stream)

关闭流 stream。刷新所有的缓冲区。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    fp = fopen("test.txt", "w");
    fprintf(fp, "This is just a test.\n");
    fclose(fp);
    return 0;
}

2. void clearerr(FILE *stream)

清除给定流 stream 的文件结束和错误标识符。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    int c;

    fp = fopen("test.txt", "r");
    clearerr(fp);
    while ((c = fgetc(fp)) != EOF) {
        putchar(c);
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

3. int feof(FILE *stream)

测试给定流 stream 的文件结束标识符。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    fp = fopen("test.txt", "r");
    while (!feof(fp)) {
        putchar(fgetc(fp));
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

4. int ferror(FILE *stream)

测试给定流 stream 的错误标识符。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    fp = fopen("test.txt", "r");
    if (ferror(fp)) {
        perror("Error reading file");
    } else {
        printf("File read successfully.\n");
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

5. int fflush(FILE *stream)

刷新流 stream 的输出缓冲区。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    fp = fopen("test.txt", "w");
    fprintf(fp, "This is just a test.\n");
    fflush(fp); // Flush the buffer to ensure data is written immediately
    fclose(fp);
    return 0;
}

6. int fgetpos(FILE *stream, fpos_t *pos)

获取流 stream 的当前文件位置，并把它写入到 pos。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    fpos_t position;

    fp = fopen("test.txt", "r");
    fgetpos(fp, &position);
    printf("Current position in file: %lld\n", position);
    fclose(fp);
    return 0;
}

7. FILE *fopen(const char *filename, const char *mode)

使用给定的模式 mode 打开 filename 所指向的文件。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    fp = fopen("test.txt", "w");
    if (fp == NULL) {
        perror("Error opening file");
        return -1;
    }
    fprintf(fp, "This is just a test.\n");
    fclose(fp);
    return 0;
}

8. size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream)

从给定流 stream 读取数据到 ptr 所指向的数组中。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    char buffer[20];

    fp = fopen("test.txt", "r");
    fread(buffer, sizeof(char), 10, fp);
    printf("Data read: %s\n", buffer);
    fclose(fp);
    return 0;
}

9. FILE *freopen(const char *filename, const char *mode, FILE *stream)

把一个新的文件名 filename 与给定的打开的流 stream 关联，同时关闭流中的旧文件。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    fp = freopen("test.txt", "w", stdout);
    printf("This is redirected to test.txt\n");
    fclose(fp);
    return 0;
}

10. int fseek(FILE *stream, long int offset, int whence)

设置流 stream 的文件位置为给定的偏移 offset，参数 whence 意味着从给定的位置查找的字节数。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    fp = fopen("test.txt", "r");
    fseek(fp, 5, SEEK_SET);
    printf("Character at position 5: %c\n", fgetc(fp));
    fclose(fp);
    return 0;
}

11. int fsetpos(FILE *stream, const fpos_t *pos)

设置给定流 stream 的文件位置为给定的位置。参数 pos 是由函数

fgetpos 给定的位置。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    fpos_t position;

    fp = fopen("test.txt", "r");
    fgetpos(fp, &position);
    fseek(fp, 10, SEEK_SET);
    fsetpos(fp, &position);
    printf("Character at original position after seeking: %c\n", fgetc(fp));
    fclose(fp);
    return 0;
}

12. long int ftell(FILE *stream)

返回给定流 stream 的当前文件位置。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    long int position;

    fp = fopen("test.txt", "r");
    fseek(fp, 0, SEEK_END);
    position = ftell(fp);
    printf("Size of file: %ld bytes\n", position);
    fclose(fp);
    return 0;
}

13. size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream)

把 ptr 所指向的数组中的数据写入到给定流 stream 中。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    char buffer[20] = "Hello, World!";

    fp = fopen("test.txt", "w");
    fwrite(buffer, sizeof(char), 13, fp);
    fclose(fp);
    return 0;
}

14. int remove(const char *filename)

删除给定的文件名 filename，以便它不再被访问。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    if (remove("test.txt") == 0) {
        printf("File deleted successfully.\n");
    } else {
        perror("Error deleting file");
    }
    return 0;
}

15. int rename(const char *old_filename, const char *new_filename)

把 old_filename 所指向的文件名改为 new_filename。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    if (rename("test.txt", "new_test.txt") == 0) {
        printf("File renamed successfully.\n");
    } else {
        perror("Error renaming file");
    }
    return 0;
}

16. void rewind(FILE *stream)

设置文件位置为给定流 stream 的文件的开头。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    char c;

    fp = fopen("test.txt", "r");
    rewind(fp);
    c = fgetc(fp);
    printf("First character of file after rewinding: %c\n", c);
    fclose(fp);
    return 0;
}

17. void setbuf(FILE *stream, char *buffer)

定义流 stream 应如何缓冲。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    char buffer[BUFSIZ];

    fp = fopen("test.txt", "w");
    setbuf(fp, buffer);
    fprintf(fp, "This is just a test.\n");
    fclose(fp);
    return 0;
}

18. int setvbuf(FILE *stream, char *buffer, int mode, size_t size)

另一个定义流 stream 应如何缓冲的函数。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    char buffer[BUFSIZ];

    fp = fopen("test.txt", "w");
    setvbuf(fp, buffer, _IOFBF, BUFSIZ);
    fprintf(fp, "This is just a test.\n");
    fclose(fp);
    return 0;
}

19. FILE *tmpfile(void)

以二进制更新模式(wb+)创建临时文件。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *tmpfp;

    tmpfp = tmpfile();
    fprintf(tmpfp, "This is a temporary file.\n");
    fclose(tmpfp);
    return 0;
}

20. char *tmpnam(char *str)

生成并返回一个有效的临时文件名，该文件名之前是不存在的。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    char buffer[L_tmpnam];

    tmpnam(buffer);
    printf("Temporary file name: %s\n", buffer);
    return 0;
}

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

发送格式化输出到流 stream 中。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    int num = 10;

    fp = fopen("test.txt", "w");
    fprintf(fp, "The number is: %d\n", num);
    fclose(fp);
    return 0;
}

22. int printf(const char *format, ...)

发送格式化输出到标准输出 stdout。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    int num = 10;

    printf("The number is: %d\n", num);
    return 0;
}

23. int sprintf(char *str, const char *format, ...)

发送格式化输出到字符串。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    char buffer[20];
    int num = 10;

    sprintf(buffer, "The number is: %d\n", num);
    printf("%s", buffer);
    return 0;
}

24. int vfprintf(FILE *stream, const char *format, va_list arg)

使用参数列表发送格式化输出到流 stream 中。

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>

int my_printf(FILE *stream, const char *format, ...) {
    va_list arg;
    int done;

    va_start(arg, format);
    done = vfprintf(stream, format, arg);
    va_end(arg);

    return done;
}

int main() {
    FILE *fp;
    int num = 10;

    fp = fopen("test.txt", "w");
    my_printf(fp, "The number is: %d\n", num);
    fclose(fp);
    return 0;
}

25. int vprintf(const char *format, va_list arg)

使用参数列表发送格式化输出到标准输出 stdout 中。

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>

int my_printf(const char *format, ...) {
    va_list arg;
    int done;

    va_start(arg, format);
    done = vprintf(format, arg);
    va_end(arg);

    return done;
}

int main() {
    int num = 10;

    my_printf("The number is: %d\n", num);
    return 0;
}

26. int vsprintf(char *str, const char *format, va_list arg)

使用参数列表发送格式化输出到字符串。

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>

int my_sprintf(char *str, const char *format, ...) {
    va_list arg;
    int done;

    va_start(arg, format);
    done = vsprintf(str, format, arg);
    va_end(arg);

    return done;
}

int main() {
    char buffer[20];
    int num = 10;

    my_sprintf(buffer, "The number is: %d\n", num);
    printf("%s", buffer);
    return 0;
}

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

从流 stream 读取格式化输入。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    int num;

    fp = fopen("test.txt", "r");
    fscanf(fp, "%d", &num);
    printf("The number read from file is: %d\n", num);
    fclose(fp);
    return 0;
}

28. int scanf(const char *format, ...)

从标准输入 stdin 读取格式化输入。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    int num;

    printf("Enter a number: ");
    scanf("%d", &num);
    printf("You entered: %d\n", num);
    return 0;
}

29. int sscanf(const char *str, const char *format, ...)

从字符串读取格式化输入。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    char str[] = "The number is: 10";
    int num;

    sscanf(str, "The number is: %d", &num);
    printf("Extracted number from string: %d\n", num);
    return 0;
}

30. int fgetc(FILE *stream)

从指定的流 stream 获取下一个字符（一个无符号字符），并把位置标识符往前移动。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    int c;

    fp = fopen("test.txt", "r");
    while ((c = fgetc(fp)) != EOF) {
        putchar(c);
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

31. char *fgets(char *str, int n, FILE *stream)

从指定的流 stream 读取一行，并把它存储在 str 所指向的字符串内。当读取 (n-1) 个字符时，或者读取到换行符时，或者到达文件末尾时，它会停止，具体视情况而定。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    char buffer[255];

    fp = fopen("test.txt", "r");
    while (fgets(buffer, 255, fp) != NULL) {
        printf("%s", buffer);
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

32. int fputc(int char, FILE *stream)

把参数 char 指定的字符（一个无符号字符）写入到指定的流 stream 中，并把位置标识符往前移动。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    int c;

    fp = fopen("test.txt", "w");
    for (c = 'A'; c <= 'Z'; ++c) {
        fputc(c, fp);
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

33. int fputs(const char *str, FILE *stream)

把字符串写入到指定的流 stream 中，但不包括空字符。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;

    fp = fopen("test.txt", "w");
    fputs("This is just a test.\n", fp);
    fclose(fp);
    return 0;
}

34. int getc(FILE *stream)

从指定的流 stream 获取下一个字符（一个无符号字符），并把位置标识符往前移动。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    int c;

    fp = fopen("test.txt", "r");
    while ((c = getc(fp)) != EOF) {
        putchar(c);
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

35. int getchar(void)

从标准输入 stdin 获取一个字符（一个无符号字符）。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    int c;

    printf("Enter a character: ");
    c = getchar();
    printf("You entered: ");
    putchar(c);
    return 0;
}

36. char *gets(char *str)

从标准输入 stdin 读取一行，并把它存储在 str 所指向的字符串中。当读取到换行符时，或者到达文件末尾时，它会停止，具体视情况

而定。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    char str[255];

    printf("Enter a string: ");
    gets(str);
    printf("You entered: %s\n", str);
    return 0;
}

37. int putc(int char, FILE *stream)

把参数 char 指定的字符（一个无符号字符）写入到指定的流 stream 中，并把位置标识符往前移动。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    int c;

    fp = fopen("test.txt", "w");
    putc('A', fp);
    fclose(fp);
    return 0;
}

38. int putchar(int char)

把参数 char 指定的字符（一个无符号字符）写入到标准输出 stdout 中。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    putchar('A');
    return 0;
}

39. int puts(const char *str)

把一个字符串写入到标准输出 stdout，直到空字符，但不包括空字符。换行符会被追加到输出中。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    puts("This is just a test.");
    return 0;
}

40. int ungetc(int char, FILE *stream)

把字符 char（一个无符号字符）推入到指定的流 stream 中，以便它是下一个被读取到的字符。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    int c;

    fp = fopen("test.txt", "r");
    c = fgetc(fp);
    ungetc(c, fp); // Push the character back to the stream
    printf("Character pushed back: %c\n", fgetc(fp)); // Now read it again
    fclose(fp);
    return 0;
}

41. void perror(const char *str)

把一个描述性错误消息输出到标准错误 stderr。首先输出字符串 str，后跟一个冒号，然后是一个空格。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;

    fp = fopen("nonexistentfile.txt", "r");
    if (fp == NULL) {
        perror("Error opening file");
        return -1;
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

42. int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...)

格式字符串到 str 中。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    char buffer[20];
    int num = 10;

    snprintf(buffer, 20, "The number is: %d\n", num);
    printf("%s", buffer);
    return 0;
}

以上是 stdio.h 中定义的所有函数的详细介绍和示例。该头文件是 C 语言中输入输出操作的核心，熟练掌握其中的函数将对编程工作大有裨益。

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