C 语言标准输入输出库：`stdio.h` 的使用详解

1. 概述

在 C 语言中，stdio.h（Standard Input Output Header）是一个标准库头文件，主要用于提供输入与输出功能。几乎所有的 C 程序都会用到它，因为它定义了用于读取、写入、格式化、文件操作等常用函数。

要在程序中使用它，需要在源文件顶部引入：

#include <stdio.h>

引入后，就可以使用 stdio.h 中定义的函数、类型和宏。

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2. 常见功能分类

stdio.h 的功能可以大致分为五大类：

1. 标准输入/输出（终端 I/O）
2. 格式化输入/输出（printf / scanf 等）
3. 字符与字符串输入/输出
4. 文件输入/输出
5. 错误处理宏与常量

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3. 标准输入输出流

在 stdio.h 中定义了三个标准数据流：

名称	类型	用途
stdin	FILE*	标准输入流（默认键盘输入）
stdout	FILE*	标准输出流（默认控制台输出）
stderr	FILE*	标准错误流（默认错误输出）

这些可以直接用于 printf、fprintf、scanf、fscanf 等函数操作。

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4. 常用函数详解

4.1 格式化输出函数

printf - 输出格式化到标准输出

#include <stdio.h>int main() {int a = 10;float b = 3.14;printf("a = %d, b = %.2f\n", a, b);return 0;
}

• %d：整型
• %f：浮点型
• %s：字符串
• %c：字符
• %.2f：保留两位小数

fprintf - 输出到文件流

fprintf(stdout, "Hello %s\n", "World");
fprintf(stderr, "Error: invalid input\n");

sprintf / snprintf - 输出到字符串

char buf[50];
sprintf(buf, "Sum = %d", 5 + 3);

• snprintf 带长度限制，安全性更好。

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4.2 格式化输入函数

scanf - 从标准输入读取格式化数据

int x;
scanf("%d", &x);

fscanf - 从文件流读取格式化数据

FILE *fp = fopen("data.txt", "r");
int n;
fscanf(fp, "%d", &n);

sscanf - 从字符串读取数据

char str[] = "100 3.14";
int a; float f;
sscanf(str, "%d %f", &a, &f);

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4.3 字符输入输出函数

getchar / putchar

char c = getchar(); // 从 stdin 读取一个字符
putchar(c);         // 输出到 stdout

gets（已废弃）/ fgets

char buf[100];
fgets(buf, sizeof(buf), stdin); // 安全读取字符串

puts

puts("Hello World"); // 自动换行

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4.4 文件输入输出函数

使用文件 I/O 需要理解 FILE 结构体，FILE* 是指向文件对象的指针。

打开和关闭文件

FILE *fp = fopen("test.txt", "w"); // w: 写模式
if (!fp) {perror("File open error");return 1;
}
fclose(fp);

常见文件打开模式：

模式	说明
"r"	读模式（文件必须存在）
"w"	写模式（清空原文件）
"a"	追加模式
"r+"	读写模式
"w+"	清空写读模式
"a+"	追加读写模式

二进制模式

• "rb", "wb", "ab" 等

文件读取函数

char buf[100];
fgets(buf, sizeof(buf), fp);    // 读取一行
fread(buf, 1, 50, fp);          // 按字节读取

文件写入函数

fprintf(fp, "Hello File\n");
fwrite(buf, 1, strlen(buf), fp);

文件定位

fseek(fp, 0, SEEK_SET); // 移动到文件开头
ftell(fp);              // 获取当前偏移量
rewind(fp);             // 回到文件开头

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4.5 错误处理

perror / feof / ferror

FILE *fp = fopen("nofile.txt", "r");
if (!fp) {perror("Open file error"); // 输出描述性错误
}

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5. 常用宏与类型

stdio.h 中定义了：

• EOF：通常是 -1，表示文件结束或输入错误
• NULL：空指针常量
• size_t：无符号整数类型（用于数组、文件大小）

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6. 注意事项与最佳实践

1. 避免使用不安全函数
   • 不要使用 gets，改用 fgets
   • sprintf 改用 snprintf
2. 检查文件操作返回值
   • 确保 fopen 成功后再使用文件
3. 使用缓冲机制
   • setbuf 或 setvbuf 可以设置自定义缓冲，优化性能
4. 正确关闭文件
   • 使用 fclose 释放资源，防止内存泄漏
5. 格式化时谨慎类型匹配
   • printf / scanf 格式化符应与变量类型严格匹配

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7. 小结

stdio.h 是 C 语言中最基础、最常用的库之一，掌握它不仅能提高代码的输入输出效率，还能打下坚实的文件操作基础。在编写程序时，熟练使用 printf、scanf、fgets、fprintf 等函数，以及安全地进行文件读写，是每个 C 程序员的必备技能。