C 语言标准输入输出头文件stdio.h及其常见用法

在这篇文章中，我们来详细聊一聊 C 语言标准输入输出头文件 stdio.h 及其常见用法。

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1. stdio.h 是什么

stdio.h（Standard Input and Output Header）是 C 标准库中的一个头文件，提供了处理标准输入输出和一些文件操作的函数声明。

它包含的主要功能有：

1. 标准输入输出（stdin, stdout, stderr）
2. 格式化输入输出（printf, scanf, fprintf, fscanf 等）
3. 字符输入输出（getchar, putchar, gets, puts 等）
4. 文件读写（fopen, fclose, fread, fwrite, fgets, fputs 等）
5. 文件定位（fseek, ftell, rewind 等）
6. 错误处理（perror, feof, ferror 等）

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2. 常见数据类型与宏

stdio.h 中不仅有函数声明，还包含了一些类型定义和宏。

常见类型

• FILE
  • 用于表示一个文件流（File Stream）的结构体类型，内部存储文件状态、缓冲区等信息。
• size_t
  • 用于表示对象大小或存储容量的无符号整数类型。

常见宏

• NULL：空指针常量。
• EOF：文件结束标志（End Of File），通常值为 -1。
• BUFSIZ：缓冲区大小常量。
• stdin / stdout / stderr：分别表示标准输入流、标准输出流和标准错误流。

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3. 常用输入输出函数

3.1 格式化输出函数

#include <stdio.h>int printf(const char *format, ...);
int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);
int sprintf(char *str, const char *format, ...);
int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...);

• printf → 向标准输出打印数据。
• fprintf → 向指定文件流打印数据。
• sprintf → 将格式化后的数据存入字符串（不安全，可能溢出）。
• snprintf → 将格式化数据存入字符串，并限制最大长度（推荐替代 sprintf）。

示例：

#include <stdio.h>
int main() {int age = 25;printf("年龄: %d\n", age);return 0;
}

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3.2 格式化输入函数

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

• scanf → 从标准输入读取数据。
• fscanf → 从指定文件流读取数据。
• sscanf → 从字符串中读取数据。

示例：

#include <stdio.h>
int main() {int num;printf("请输入一个数字: ");scanf("%d", &num);printf("你输入的数字是: %d\n", num);return 0;
}

⚠️ 注意：scanf 在读取字符串时容易发生缓冲区溢出，推荐用 fgets 等更安全的函数。

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3.3 字符输入输出

int getchar(void);           // 从 stdin 读取一个字符
int putchar(int c);          // 输出一个字符到 stdout
char *gets(char *s);         // 从 stdin 读取一行（不安全，已被移除 C11）
char *fgets(char *s, int n, FILE *stream); // 更安全的读取字符串
int puts(const char *s);     // 输出字符串并换行

示例：

#include <stdio.h>
int main() {char name[20];printf("请输入你的名字: ");fgets(name, sizeof(name), stdin);printf("你好, %s", name);return 0;
}

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3.4 文件操作函数

FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);
int fclose(FILE *stream);
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
char *fgets(char *s, int n, FILE *stream);
int fputs(const char *s, FILE *stream);
int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);

示例：

#include <stdio.h>
int main() {FILE *fp = fopen("test.txt", "w");if (fp == NULL) {perror("文件打开失败");return 1;}fprintf(fp, "Hello, 文件!\n");fclose(fp);return 0;
}

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3.5 文件定位函数

int fseek(FILE *stream, long offset, int whence); // 定位文件指针
long ftell(FILE *stream);                         // 获取当前文件指针位置
void rewind(FILE *stream);                        // 重置文件指针到开头

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3.6 错误与结束检测

void perror(const char *s); // 打印最近的错误信息
int feof(FILE *stream);     // 检测文件是否到达 EOF
int ferror(FILE *stream);   // 检测文件操作是否发生错误

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4. 使用注意事项

1. 安全性
   • 避免使用 gets（已废弃）
   • 使用 fgets + 手动去除换行符代替
2. 缓冲区问题
   • stdin 默认行缓冲模式，stdout 默认行缓冲（终端时）/全缓冲（文件时）
3. 文件操作后记得关闭
   • fclose(fp);
4. 检查返回值
   • 输入输出函数失败时会返回特殊值，比如 EOF 或负数。

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5. 小结

• stdio.h 是 C 语言 IO 功能的核心头文件。
• 核心用途：格式化输入输出、字符输入输出、文件操作等。
• 常用函数：printf、scanf、fgets、fopen、fclose、fread、fwrite。
• 需要注意安全性和返回值的检查。