C 标准库 IO 使用分析

发布时间：2021-12-05 13:07:54 所属栏目：教程来源：互联网

导读：其实输入与输出对于不管什么系统的设计都是异常重要的，比如设计 C 接口函数，首先要设计好输入参数、输出参数和返回值，接下来才能开始设计具体的实现过程。C 语言标准库提供的接口功能很有限，不像 Python 库。不过想把它用好也不容易，本文总结 C 标准库

printf("%dn", 5);            // 打印整数 5
printf("-%10s-n", "hello")   // 设置显示宽度并左对齐：-     hello-
printf("-%-10s-n", "hello") // 设置显示宽度并右对齐：-     hello-
printf("%#xn", 0xff);        // 0xff 不加#则显示ff
printf("%pn", main);         // 打印 main 函数首地址
printf("%%n");               // 打印一个 %
scanf 就是从标准输入中读取格式化数据，简单举个例子：

int year, month, day;
scanf("%d/%d/%d", &year, &month, &day);
printf("year = %d, month = %d, day = %dn", year, month, day);
(2). sprintf / sscanf / snprintf
sprintf 并不打印到文件，而是打印到用户提供的缓冲区中并在末尾加 ''，由于格式化后的字符串长度很难预计，所以很可能造成缓冲区溢出，强烈推荐 snprintf 更好一些，参数 size 指定了缓冲区长度，如果格式化后的字符串超过缓冲区长度，snprintf 就把字符串截断到 size - 1 字节，再加上一个 ''，保证字符串以 '' 结尾。如果发生截断，返回值是截断之前的长度，通过对比返回值与缓冲区实际长度对比就知道是否发生截断。

int sscanf(const char *str, const char *format, ...);
int sprintf(char *str, const char *format, ...);
int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...);
sscanf 是从输入字符串中按照指定的格式去读取相应的数据，函数功能非常的强大，支持类似正则表达式匹配的功能。具体的使用格式请自行查询官方手册，这里总结出最常用、最重要的几种使用场景和方式。

最基本的用法
char buf[1024] = 0;
sscanf("123456", "%s", buf);
printf("%sn", buf);
// 结果为：123456
取指定长度的字符串
sscanf("123456", "%4s", buf);
printf("%sn", buf);
// 结果为：1234
取第1个字符串
sscanf("hello world", "%s", buf);
printf("%sn", buf);
// 结果为：hello 因为默认是以空格来分割字符串的，%s读取第一个字符串hello
读取到指定字符为止的字符串
sscanf("123456#abcdef", "%[^#]", buf);
// 结果为：123456
// %[^#]表示读取到#符号停止，不包括#
读取仅包含指定字符集的字符串
sscanf("123456abcdefBCDEF", "%[1-9a-z]", buf);
// 结果为：123456abcdef
// 表达式是要匹配数字和小写字母，匹配到大写字母就停止匹配了。
读取指定字符集为止的字符串
sscanf("123456abcdefBCDEF", "%[^A-Z]", buf);
// 结果为：123456abcdef
读取两个符号之间的内容(@和.之间的内容)
sscanf("liwei0526vip@linuxblogs.cn", "%*[^@]@%[^.]", buf);
// 结果为：linuxblogs
// 先读取@符号前边内容并丢弃，然后读@，接着读取.符号之前的内容linuxblogs，不包含字符.
给一个字符串
sscanf("hello, world", "%*s%s", buf);
// 结果为：world
// 先忽略一个字符串"hello,"，遇到空格直接跳过，匹配%s，保存 world 到 buf
// %*s 表示第 1 个匹配到的被过滤掉，即跳过"hello,"，如果没有空格，则结果为 NULL
稍微复杂点的
sscanf("ABCabcAB=", "%*[A-Z]%*[a-z]%[^a-z=]", buf);
// 结果为：AB 自己尝试分析哈
包含特殊字符处理
sscanf("201*1b_-cdZA&", "%[0-9|_|--|a-z|A-Z|&|*]", buf);
// 结果为：201*1b_-cdZA&
如果能将上述几个例子搞明白，相信基本上已经掌握了 sscanf 的用法，实践才是检验真理的唯一标准，只有多使用，多思考才能真正理解它的用法。

(3). fprintf / fscanf
fprintf 打印到指定的文件 stream 中，fscanf 从文件中格式化读取数据，类似 scanf 函数。相关函数的声明如下：

int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);
int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);
还是通过简单实例来说明基本用法。

FILE *fp = fopen("file.txt", "w");
fprintf(fp, "%d-%s-%fn", 32, "hello", 0.12);
fclose(fp);

liwei:/tmp$ cat file.txt
32-hello-0.120000
而 fscanf 函数的使用基本上与 sscanf 函数使用方式相同。

八、IO缓冲区
还有个关于 IO 非常重要的概念，就是 IO 缓冲区。

C 标准库为每个打开的文件分配一个 I/O 缓冲区，用户调用读写函数大多数都在 I/O 缓冲区中读写，只有少数请求传递给内核。

以 fgetc／fputc 为例，当第一次调用 fgetc 读一个字节时，fgetc 函数可能通过系统调用进入内核读 1k 字节到缓冲区，然后返回缓冲区中第一个字节给用户，以后用户再调用 fgetc，就直接从缓冲区读取。

另一方面，fputc 通常只是写到缓冲区中，如果缓冲区满了，fputc 就通过系统调用把缓冲区数据传递给内核，内核将数据写回磁盘。如果希望把缓冲区数据立即写入磁盘，可以调用 fflush 函数。

C 标准库 IO 缓冲区有三种类型：全缓冲、行缓冲和无缓冲区，不同类型的缓冲区具有不同的特性。

全缓冲：如果缓冲区写满了就写回内核。常规文件通常是全缓冲的。
行缓冲：如果程序写的数据中有换行符就把这一行写回内核，或者缓冲区满就写回内核。标准输入和标准输出对应终端设备时通常是行缓冲的。
无缓冲：用户程序每次调用库函数做写操作都要通过系统调用写回内核。标准错误输出通常是无缓冲的，用户程序的错误信息可以尽快输出到设备。
printf("hello world");
while(1);
// 运行程序会发现屏幕并没有打印hello world
// 因为缓冲区没满，且没有n符号
除了写满缓冲区、写入换行符之外，行缓冲还有一种情况会自动做 flush 操作，如果：

用户程序调用库函数从无缓冲的文件中读取
或从行缓冲的文件中读取，且这次读操作会引发系统调用从内核读取数据，那么会读之前自动 flush 所有行缓冲
程序退出时通常也会自动 flush 缓冲区
如果不想完全依赖自动的 flush 操作，可以调用 fflush 函数手动操作。若调用 fflush(NULL) 可以对所有打开文件的 IO 缓冲区做 flush 操作。缓冲区大小也可以自定义设置，一般情况无需设置，默认即可。

（编辑：宿州站长网）

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