标准IO－－－核心函数接口延续（嵌入式Linux）

继上次讲解标准IO的核心函数接口后，先为大家再补充两个对于二进制文件的读写函数接口，如下：

1、核心函数接口

1.1 fwrite

1.1.1 函数原型

cpp 复制代码

#include <stdio.h>  // 必须包含的头文件
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

1.1.2 功能

以二进制形式将内存中的数据批量写入指定文件流，不做任何格式转换，是处理二进制文件（如结构体、图片、音频）的核心函数。

关键： fwrite直接读写内存字节，与数据类型无关，比文本写入（fprintf）更高效、更精准。

1.1.3 参数

参数名	数据类型	含义
`ptr`	`const void *`	待写入数据的内存起始地址（可以是数组、结构体、普通变量的地址）
`size`	`size_t`	单个数据块的字节大小（如`sizeof(int)`、`sizeof(Student)`）
`nmemb`	`size_t`	要写入的数据块个数
`stream`	`FILE *`	目标文件流指针（需通过`fopen`以二进制模式打开）

1.1.4 返回值

size_t：

成功：返回实际写入的完整数据块个数 （等于nmemb）

失败：返回小于nmemb的值（可通过ferror(stream)检查错误）

注意：

总写入字节数：成功时总字节数 = size * nmemb

1.2 fread---二进制批量读取文件流

1.2.1 函数原型

cpp 复制代码

#include <stdio.h>  // 必须包含的头文件
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

1.2.2 功能说明

以二进制形式 从指定文件流中批量读取数据到内存，还原为原数据类型（如结构体、数组），是fwrite的配套读取函数。

1.2.3 参数

参数名	数据类型	含义
`ptr`	`void *`	接收数据的内存起始地址（需提前分配足够空间，如数组、结构体变量）
`size`	`size_t`	单个数据块的字节大小（需与写入时的`size`一致）
`nmemb`	`size_t`	要读取的数据块个数
`stream`	`FILE *`	源文件流指针（需通过`fopen`以二进制模式打开）

1.2.4 返回值

size_t：

成功：返回实际读取的完整数据块个数 （≤ nmemb）读到文件末尾：返回 0

失败：返回小于nmemb的值（可通过ferror(stream)/feof(stream)区分是错误还是到末尾）

1.3 fseek---调整文件指针到指定位置

1.3.1 函数原型

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);

1.3.2 功能

将指定文件流的文件指针移动到「基准位置 + 偏移量」的位置，支持向前 / 向后跳转，是随机读写的核心函数。

1.3.3 参数

参数名	数据类型	含义
`stream`	`FILE *`	目标文件流指针
`offset`	`long`	偏移量（字节数）：正数 = 向后跳，负数 = 向前跳，0 = 不跳转
`whence`	`int`	基准位置（系统宏定义）： • `SEEK_SET`：文件开头（0） • `SEEK_CUR`：当前指针位置（1） • `SEEK_END`：文件末尾（2）

1.3.4 返回值

返回值	含义
`0`	成功
`-1`	失败（如偏移量越界）注意：其他都正确的情况下，超出文件大小仍是成功的

注意：

a模式限制：a/a+模式下，fseek调整指针后，写入操作仍会强制跳回文件末尾（仅读取受fseek影响）

1.4 ftell---获取当前文件指针位置（偏移量）

1.4.1 函数原型

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
long ftell(FILE *stream);

1.4.2 功能

返回指定文件流的偏移量（当前文件指针位置） （相对于文件开头的字节数），常配合fseek使用（如计算文件大小）。

1.4.3 参数

参数名	数据类型	含义
`stream`	`FILE *`	目标文件流指针

1.4.4 返回值

返回值类型	含义
`long`	成功：返回指定文件流的偏移量；失败：返回`-1L`

1.5 rewind - 重置文件指针到开头

1.5.1 函数原型

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
void rewind(FILE *stream);

1.5.2 功能

将文件指针重置到文件开头 ，等价于 fseek(stream, 0, SEEK_SET)，但无返回值，更简洁。

1.5.3 参数

参数名	数据类型	含义
`stream`	`FILE *`	目标文件流指针

**特点：**无返回值，调用即生效

1.6 feof --- 判断是否读到文件末尾

1.6.1 函数原型

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
int feof(FILE *stream);

1.6.2 功能

检测指定文件流的文件末尾标志（EOF），判断是否已经读取到文件的最后一个字节之后（即 "读完了"）。

关键： feof 不是 "预判" 文件末尾，而是读取操作失败后，判断失败原因是否是 "到了末尾"。

示例：

cpp 复制代码

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

int main() {
    FILE *fp = fopen("test.txt", "r");
    if (fp == NULL) { perror("fopen"); exit(1); }

    // 错误写法：先判断feof，会多读取一次（最后一次fgetc返回EOF后,feof(fp)才为非0）
    // while (!feof(fp)) { printf("%c", fgetc(fp)); }

    // 正确写法：先读取，再判断是否失败，最后用feof找原因
    int ch;
    while ((ch = fgetc(fp)) != EOF) {  // 先读取
        printf("%c", ch);
    }
    // 读取失败后，判断原因
    if (feof(fp)) {
        printf("\n✅ 正常：已读取到文件末尾\n");
    } else if (ferror(fp)) {
        printf("\n❌ 错误：读取过程中发生错误\n");
    }

    fclose(fp);
    return 0;
}

1.6.3 参数

参数名	数据类型	含义
`stream`	`FILE *`	目标文件流指针

1.6.4 返回值

返回值	含义
非 0 值	已到达文件末尾（EOF 标志被置位）
0	未到达文件末尾

1.6 ferror --- 判断文件流是否发生错误

1.6.1 函数原型

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
int ferror(FILE *stream);

1.6.2 功能

检测指定文件流的错误标志，判断读写操作（如 fputc/fread）是否因硬件 / 权限等问题失败（如读只读文件、写无权限文件）。

1.6.3 参数

参数名	数据类型	含义
`stream`	`FILE *`	目标文件流指针

1.6.4 返回值

返回值	含义
非 0 值	文件流发生错误（错误标志被置位）
0	文件流无错误

标志清除： 需调用 clearerr(stream) 手动清除错误标志，否则会一直返回非 0。

clearerr(fp) 只做两件事：

清除文件指针 fp 的结束标志位（EOF）；
清除文件指针 fp 的错误标志位（error） ；它不会改变文件指针的位置，也不会影响文件本身，只是重置 fp 内部的两个状态标记。

cpp 复制代码

// 必须先清标志 + 重置文件指针，才能重新读
clearerr(fp);   // 清除EOF/error标志
fseek(fp, 0, SEEK_SET); // 回到文件开头

1.7 fflush --- 手动刷新文件流缓存

1.7.1 函数原型

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
int fflush(FILE *stream);

1.7.2 功能

强制将文件流缓存区中未写入的内容刷新到目标设备（文件 / 终端），突破 "缓存满 / 换行 / 程序退出" 的默认刷新规则。

**核心场景：**实时写入（如日志、监控数据）

1.7.3 参数

参数名	数据类型	含义
`stream`	`FILE *`	目标文件流指针；传入`NULL`时，刷新所有打开的文件流缓存

1.7.4 返回值

返回值	含义
0	刷新成功
EOF	刷新失败

适用场景：

行缓存：未到\n但需要实时输出（如进度条）；
全缓存：文件写入后需要立即落盘（避免程序崩溃丢失数据）；

fclose会自动调用fflush：关闭文件前会刷新缓存，无需手动调用。

1.8 setvbuf --- 自定义文件流缓存策略

1.8.1 函数原型

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size_t size);

1.8.2 功能

在打开文件后、读写操作前，自定义文件流的缓存类型、缓存区地址、缓存区大小，替代系统默认的缓存策略（行缓存 / 全缓存 / 无缓存）。

1.8.3 参数

参数名	数据类型	含义
`stream`	`FILE *`	目标文件流指针（必须是已打开但未读写的流）
`buf`	`char *`	自定义缓存区地址：・非 NULL：使用用户指定的缓存区（需提前分配）・NULL：由系统自动分配缓存区
`mode`	`int`	缓存模式（系统宏定义）： • `_IOFBF`：全缓存（默认文件流） • `_IOLBF`：行缓存（默认终端流） • `_IONBF`：无缓存（默认 stderr）
`size`	`size_t`	缓存区大小（字节）：`buf`非 NULL 时有效，建议设为 4096/8192 等块大小倍数

1.8.4 返回值

返回值	含义
0	设置成功
非 0	设置失败

1.8.5 核心特性

调用时机：必须在fopen之后、第一次读写操作之前调用，否则无效；
缓存区生命周期：用户自定义的buf需保证在文件流关闭前有效（避免栈溢出）；
覆盖默认策略：比如将终端流（默认行缓存）改为全缓存，或文件流改为无缓存。

cpp 复制代码

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

#define BUF_SIZE 8192  // 自定义缓存大小

int main() {
    FILE *fp = fopen("test.txt", "w");
    if (fp == NULL) { perror("fopen"); exit(1); }

    // 分配自定义缓存区（堆内存，避免栈溢出）
    char *my_buf = (char *)malloc(BUF_SIZE);
    if (my_buf == NULL) { perror("malloc"); fclose(fp); exit(1); }

    // 设置为全缓存，使用自定义缓存区
    int ret = setvbuf(fp, my_buf, _IOFBF, BUF_SIZE);
    if (ret != 0) {
        printf("setvbuf failed\n");
        free(my_buf);
        fclose(fp);
        exit(1);
    }

    // 后续读写使用自定义缓存
    fputs("自定义缓存测试\n", fp);
    fflush(fp);  // 手动刷新

    // 关闭后释放缓存区
    fclose(fp);
    free(my_buf);
    return 0;
}

fflush vs fclose 刷新的区别

操作	刷新效果	后续操作
`fflush(fp)`	仅刷新缓冲区，不关闭文件	可继续读写该文件流
`fclose(fp)`	刷新缓冲区 + 关闭文件	不可再操作该文件流（已失效）

1.9 clearerr --- 清除文件流标志

feof/ferror 的标志被置位后不会自动清除，需用clearerr重置：

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
void clearerr(FILE *stream);

**功能：**清除文件流的 EOF 标志和错误标志，恢复初始状态。

错误判断：

feof：读取失败后，判断是否是 "读到末尾"；
ferror：读取失败后，判断是否是 "操作出错"；
核心逻辑：先判断读写是否失败（如fgetc==EOF），再用这两个函数找原因。

到此，标准IO的内容就到这里了，我们下次再见！