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解码Linux文件IO之标准IO

news 2025/10/14 19:40:40

标准 IO 基础

核心概念

  • POSIX 标准：统一不同操作系统的访问接口，让遵循该标准的程序能在 Linux、Windows 等系统间移植（比如标准 C 库的 IO 函数在多系统通用）。

  • 标准 C 库：遵循 POSIX 标准的函数集合，包含标准 IO 函数（如fopen、fread），需通过头文件<stdio.h>调用。

  • <stdio.h>路径：Linux 系统下路径为/usr/include/stdio.h。

  • FILE 结构体：标准 IO 库管理文件的核心结构体，本质是 “文件信息容器”，包含：

    • 文件描述符（_fileno）：关联内核中的文件。
    • 缓冲区指针（如_IO_read_ptr读指针、_IO_write_ptr写指针）：暂存读写数据，减少 IO 设备访问次数。
    • 状态标志（_flags）：标记文件是否出错、是否到末尾等。
    • 链表指针（chain）：内核用链表管理所有打开的文件，每个 FILE 结构体通过chain连接。

  • 默认打开的 3 个流：程序启动时，内核自动打开 3 个标准流，均为FILE*类型：

    • stdin：标准输入（默认对应键盘），行缓冲。
    • stdout：标准输出（默认对应屏幕），行缓冲。
    • stderr：标准出错（默认对应屏幕），无缓冲（错误信息需立即输出）。

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核心标准 IO 函数

文件打开：fopen、freopen、fdopen

fopen（最常用，打开指定路径文件）

#include <stdio.h>
/*** 以指定模式打开文件，返回文件流指针* @param pathname 待打开文件的路径（如"demo.txt"、"/home/user/test.dat"）* @param mode     打开模式（字符串形式，决定读写权限和文件处理方式）：*                 - "r"：只读，文件必须存在，不存在则打开失败*                 - "r+"：读写，文件必须存在，不存在则打开失败*                 - "w"：只写，文件不存在则创建，存在则清空内容*                 - "w+"：读写，文件不存在则创建，存在则清空内容*                 - "a"：追加写，文件不存在则创建，写入位置始终在文件末尾*                 - "a+"：追加读写，文件不存在则创建，写入在末尾，读取位置默认在开头（Linux下）* @return         成功：返回指向FILE结构体的指针（文件流指针）；失败：返回NULL（需判断，避免野指针）* @note           打开成功后，内核从堆内存分配FILE结构体空间；不可反复调用fclose关闭同一文件（会导致double free错误）*/
FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);

freopen（重定向流，如将 stdout 重定向到文件）

#include <stdio.h>
/*** 重定向文件流（将指定流关联到新文件）* @param pathname 新文件路径（如"log.txt"）* @param mode     打开模式（同fopen的mode，如"w"、"a"）* @param stream   待重定向的流（如stdout、stdin）* @return         成功：返回重定向后的stream；失败：返回NULL* @note           常用于将标准输出（stdout）重定向到文件，实现“日志写入”*/
FILE *freopen(const char *pathname, const char *mode, FILE *stream);

fdopen（将文件描述符转换为文件流指针）

#include <stdio.h>
/*** 将内核的文件描述符（fd）转换为FILE*流（适配标准IO函数）* @param fd    已打开的文件描述符（如open函数返回的fd）* @param mode  打开模式（同fopen，但需与fd的权限匹配，如fd是只读的，mode不能用"w"）* @return      成功：返回FILE*指针；失败：返回NULL* @note        用于“系统调用IO”（如open）与“标准IO”（如fread）的衔接*/
FILE *fdopen(int fd, const char *mode);

二进制模式 vs 文本模式

  • 二进制模式：使用 "rb"（二进制只读）、"wb"（二进制只写）、"r+b"（二进制读写）作为打开模式，数据按 “原始字节” 读写，系统不对任何字符进行解释或转换。适用场景：图片（如 JPG/PNG）、音频（如 MP3/WAV）、视频、可执行文件（如 .exe/.out）等二进制文件，以及需要精确保留字节结构的文本文件（如配置文件）。例如，用二进制模式读取图片文件时，每个字节（包括 \n、\r 等特殊字符）都会原样保留，避免文件损坏。
  • 文本模式：使用 "r"（文本只读）、"w"（文本只写）、"r+"（文本读写）作为打开模式，不同操作系统对 “换行符” 的处理存在差异：
    • Windows 系统：写入时会将文本中的 \n（换行）自动转换为 \r\n（回车 + 换行），读取时再将 \r\n 反向转换为 \n；
    • Linux/macOS 系统：无任何字符转换（\n 直接表示换行）。适用场景：仅用于跨 Windows/Linux 且无需保留原始字节的纯文本文件（如 .txt 文档）。若跨系统处理文件，推荐优先使用二进制模式，避免因换行符转换导致数据错位（如 Linux 下用文本模式读取 Windows 生成的文件，会多出现 \r 字符）。

文件读取：按字符、按行、按块

按字符读取：fgetc、getc、getchar

fgetc（从指定流读 1 个字符）

#include <stdio.h>
/*** 从指定文件流读取1个字符，同时移动文件光标（位置指示器）* @param stream 待读取的文件流（如fp、stdin）* @return       成功：返回读取字符的ASCII码（unsigned char转换为int）；*               失败/到文件末尾：返回EOF（宏定义，值为-1，定义在<stdio.h>中）* @note         需通过feof()和ferror()区分“到末尾”和“读错误”；每次读取后，光标后移1字节*/
int fgetc(FILE *stream);

getc与getchar

  • getc：功能与fgetc完全一致，但getc是宏定义实现，多次计算stream参数（如getc(fp++)会出错，避免此类用法）。
  • getchar：等价于getc(stdin)，仅从标准输入（键盘）读 1 个字符
/*** getc：同fgetc（宏实现，需注意参数副作用）* @param stream 待读取的流* @return       成功返回字符ASCII码，失败/末尾返回EOF*/
int getc(FILE *stream);/*** getchar：仅从stdin读1个字符（等价于getc(stdin)）* @return  成功返回字符ASCII码，失败/末尾返回EOF*/
int getchar(void);

按行读取：fgets（安全读取一行）

#include <stdio.h>
/*** 从指定流读取一行字符，存储到缓冲区，避免缓冲区溢出* @param s     自定义缓冲区（用于存储读取的字符，需提前分配空间，如char buf[1024]）* @param n     缓冲区大小（最大读取n-1个字符，最后1个字节自动存'\0'，保证字符串结束）* @param stream 待读取的流（如fp、stdin）* @return      成功：返回缓冲区s的地址；失败/到末尾（且未读任何字符）：返回NULL* @note        读取停止条件：读满n-1个字符、遇到'\n'（会保留'\n'在缓冲区）、遇到EOF；*              若返回NULL，需用feof()和ferror()区分原因；3. 避免用gets()（无缓冲区大小限制，会溢出）*/
char *fgets(char *s, int n, FILE *stream);

按块读取：fread（高效读取二进制 / 大量数据）

#include <stdio.h>
/*** 从流中读取指定数量的“数据块”（适合二进制文件，如图片、音频，或大量文本）* @param ptr    自定义缓冲区指针（存储读取的数据，需提前分配空间）* @param size   每个数据块的字节数（如读int类型，size=sizeof(int)）* @param nmemb  要读取的数据块总数（如读10个int，nmemb=10）* @param stream 待读取的流* @return       成功读取的“数据块个数”：*               - 等于nmemb：读取完全成功；*               - 小于nmemb：可能是到文件末尾，或读错误；*               - 0：size/nmemb为0，或读取失败* @note         总读取字节数 = 成功读取的块数 × size；需用feof()和ferror()区分“末尾”和“错误”*/
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

文件写入：按字符、按行、按块

按字符写入：fputc、putc、putchar

#include <stdio.h>
/*** 将1个字符写入指定流，同时移动文件光标* @param c      待写入的字符（需传入ASCII码，如'A'或65）* @param stream 待写入的流（如fp、stdout）* @return       成功：返回写入的字符（ASCII码）；失败：返回EOF* @note         若流是“追加模式”（a/a+），字符始终写入文件末尾*/
int fputc(int c, FILE *stream);
  • putc：功能与fputc一致，宏定义实现，注意参数副作用。
  • putchar：等价于putc(c, stdout)，仅写入标准输出（屏幕）。

按行写入：fputs

#include <stdio.h>
/*** 将字符串写入指定流（不自动添加'\n'，需手动加）* @param s     待写入的字符串（以'\0'结尾，'\0'不会被写入）* @param stream 待写入的流* @return      成功：返回非负整数；失败：返回EOF* @note        与puts()区别：puts()会自动在字符串后加'\n'，且仅写入stdout*/
int fputs(const char *s, FILE *stream);

按块写入：fwrite（高效写入二进制 / 大量数据）

#include <stdio.h>
/*** 将指定数量的“数据块”写入流（适合二进制文件或大量数据）* @param ptr    存储待写入数据的缓冲区指针* @param size   每个数据块的字节数（如写int类型，size=sizeof(int)）* @param nmemb  要写入的数据块总数* @param stream 待写入的流* @return       成功写入的“数据块个数”：等于nmemb为完全成功，小于则为写入错误* @note         总写入字节数 = 成功写入的块数 × size；二进制写入需用"wb"模式，避免换行符转换*/
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

文件关闭：fclose

#include <stdio.h>
/*** 关闭文件流，释放资源* @param stream 待关闭的文件流（如fp）* @return       成功：返回0；失败：返回EOF（如流已关闭仍调用）* @note         关闭前会自动刷新流的缓冲区（未写入的数据会被写入文件）；*               关闭后stream指针变为野指针，不可再使用；*               禁止多次关闭同一流（会导致double free错误，堆内存重复释放）*/
int fclose(FILE *stream);

缓冲区刷新：fflush

标准 IO 的缓冲区需 “刷新” 后，数据才会从缓冲区写入文件 / 设备。fflush用于手动触发刷新。

#include <stdio.h>
/*** 手动刷新流的缓冲区（将未写入的数据写入文件/设备）* @param stream 待刷新的流（如fp、stdout）；若为NULL，刷新所有可刷新的流* @return       成功：返回0；失败（如写错误）：返回EOF* @note         行缓冲流（如stdout）遇'\n'自动刷新；全缓冲流（如普通文件）满了自动刷新；*               无缓冲流（如stderr）无需刷新，直接输出；关闭流（fclose）时会自动刷新*/
int fflush(FILE *stream);

文件位置控制：fseek、ftell、rewind

文件光标（位置指示器）默认在文件开头，读写时会自动后移。通过以下函数可手动控制光标位置。

fseek（设置光标位置）

#include <stdio.h>
/*** 设置文件流的光标位置（仅支持二进制流；文本流限制较多，建议用二进制流）* @param stream 待设置的流* @param offset 偏移量（可正可负：正表示向后移，负表示向前移）* @param whence 偏移基准点：*               - SEEK_SET：基准点为文件开头（offset必须≥0）*               - SEEK_CUR：基准点为当前光标位置*               - SEEK_END：基准点为文件末尾（offset负表示向前移，如offset=-10表示末尾前10字节）* @return       成功：返回0；失败：返回非0（如offset超出文件范围）* @note         二进制流可用所有基准点；文本流仅支持offset=0且whence=SEEK_SET/SEEK_END*/
int fseek(FILE *stream, long int offset, int whence);

ftell（获取当前光标位置）

#include <stdio.h>
/*** 获取文件流当前的光标位置（距离文件开头的字节数）* @param stream 待获取的流* @return       成功：返回光标位置（字节数，long类型）；失败：返回-1L（L表示long）* @note         常用于计算文件大小（光标移到末尾，用ftell获取位置即为文件大小）*/
long int ftell(FILE *stream);

rewind（光标移回文件开头）

#include <stdio.h>
/*** 将文件流的光标移回文件开头（等价于fseek(stream, 0, SEEK_SET)）* @param stream 待操作的流* @note         无返回值，无法判断是否成功；若需判断，建议用fseek*/
void rewind(FILE *stream);

错误与末尾判断：feof、ferror

fgetc、fread等函数返回 EOF 时，可能是 “到文件末尾”，也可能是 “读写错误”，需用以下函数区分。

#include <stdio.h>
/*** 判断流是否到达文件末尾* @param stream 待判断的流* @return       是：返回非0值；否：返回0* @note         仅在“读取操作返回EOF后”调用才有意义（提前调用可能误判）*/
int feof(FILE *stream);/*** 判断流是否发生读写错误* @param stream 待判断的流* @return       是：返回非0值；否：返回0* @note         错误标志需用clearerr()清除，否则后续操作仍会认为有错误*/
int ferror(FILE *stream);/*** 清除流的“末尾标志”和“错误标志”* @param stream 待清除的流* @note         清除后，可重新对流转发读写操作*/
void clearerr(FILE *stream);

格式化 IO：fprintf、fscanf、sprintf、snprintf

fprintf（格式化写入流）

#include <stdio.h>
/*** 按指定格式将数据写入流（如文件、屏幕）* @param stream 待写入的流（如fp、stdout）* @param format 格式控制字符串（如"%d %s"，指定后续参数的类型和格式）* @param ...    可变参数（需与format的格式匹配，如int、char*等）* @return       成功：返回写入的字符总数；失败：返回负数* @note         与printf()区别：printf()固定写入stdout，fprintf()可指定流*/
int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);

fscanf（格式化读取流）

#include <stdio.h>
/*** 按指定格式从流中读取数据（需注意缓冲区残留问题）* @param stream 待读取的流* @param format 格式控制字符串（如"%d %s"）* @param ...    可变参数（需传入变量地址，如&int_var、char_var）* @return       成功读取的“数据项个数”；失败/到末尾：返回EOF* @note         读取时会跳过空白字符（空格、换行、制表符）；读取字符串时遇空白字符停止*/
int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);

sprintf与snprintf（格式化写入缓冲区）

  • sprintf：将格式化数据写入字符串缓冲区（无大小限制，可能溢出）。
  • snprintf：指定缓冲区大小，避免溢出（推荐使用）。
#include <stdio.h>
/*** 将格式化数据写入字符串缓冲区（不安全，可能溢出）* @param s      目标缓冲区（存储格式化后的字符串）* @param format 格式控制字符串* @param ...    可变参数* @return       成功：返回写入的字符数（不含'\0'）；失败：返回负数*/
int sprintf(char *s, const char *format, ...);/*** 将格式化数据写入字符串缓冲区（安全，指定最大写入字节数）* @param s      目标缓冲区* @param n      缓冲区大小（最大写入n-1个字符，最后加'\0'）* @param format 格式控制字符串* @param ...    可变参数* @return       成功：返回应写入的字符数（若n足够）；失败：返回负数* @note         若应写入的字符数≥n，仅写入n-1个字符，保证缓冲区安全*/
int snprintf(char *s, size_t n, const char *format, ...);

缓冲区机制（关键）

缓冲区的作用

IO 设备（如硬盘、键盘）速度远慢于 CPU，缓冲区暂存数据，减少 CPU 等待 IO 的时间（比如写文件时，先存缓冲区，满了再一次性写硬盘）。

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三种缓冲区类型

缓冲类型 适用场景（含典型对象） 刷新时机（数据写入设备的触发条件）
全缓冲 普通文件（如文本文件 demo.txt、二进制文件 data.bin），非实时交互类数据存储场景 - 缓冲区被数据填满（默认大小通常为 4KB/4096 字节）；
- 调用 fflush 函数手动强制刷新；
- 关闭文件流（fclose），关闭前自动刷新未写入数据；
- 程序正常结束（如 return 0）；
- 对同一文件流调用读操作（如 fread）或修改缓冲区类型
行缓冲 标准输出流（stdout，如 printf 终端输出），需按行实时反馈的交互场景（如终端打印日志） - 缓冲区中检测到换行符 \n（核心触发条件，无 \n 则暂存）；
- 缓冲区被数据填满（默认 4KB）；
- 调用 fflush 函数手动强制刷新；
- 关闭流（fclose）或程序正常结束；
- 对关联流调用读操作（如对 stdin 用 fgetc 读键盘输入，会触发 stdout 刷新）
无缓冲 标准错误流（stderr，如 perror 错误提示），需即时输出紧急信息的场景（如程序报错） 数据生成后直接写入设备，无需暂存到缓冲区；触发写操作（如 perror("error")）后立即输出，无延迟

标准 IO 缓冲区设置函数详解

以下函数均用于自定义标准 IO 流的缓冲区（类型、大小、存储地址），需在流打开后、首次读写操作前调用，否则可能导致缓冲区状态混乱或设置失效，相关功能在 C 标准及文档中均有约束。

int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size_t size);

功能

最灵活的缓冲区设置函数，支持自定义缓冲区地址、类型（全缓冲 / 行缓冲 / 无缓冲）和大小，是后三个函数的 “底层实现依赖”（）。

参数解析与返回值

#include <stdio.h>
/*** @param stream 目标文件流（需已打开且未读写）* @param buf    缓冲区地址：*               - 非NULL：使用用户提供的缓冲区（大小≥size）*               - NULL：使用系统自动分配的缓冲区（大小由size指定）* @param mode   缓冲模式（必须是以下三者之一）：*               - _IONBF：无缓冲（数据直接输出，类似stderr，）*               - _IOLBF：行缓冲（遇'\n'或缓冲区满刷新，类似stdout，）*               - _IOFBF：全缓冲（缓冲区满或关闭流时刷新，类似普通文件，）* @param size   缓冲区大小（单位：字节）：*               - 若mode为_IONBF：size无意义（可传0）*               - 若mode为_IOLBF/_IOFBF：size需≥1（系统自动分配时，size为最小缓冲大小）* @return       成功返回0；失败返回非0（如mode无效、流已读写、size过小）* @note         标准C函数（文档中明确列为文件访问函数，）；*               关闭流时，系统分配的缓冲区会自动释放（用户提供的buf需手动释放）；*               若buf非NULL，其内存需持续有效（全局/静态/堆内存，避免栈内存释放）*/
int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size_t size);

关键特性

  • 覆盖所有缓冲需求：例如 “无缓冲 + 用户缓冲区”“行缓冲 + 系统分配缓冲区” 等场景；
  • 文档中明确其与setbuf共同管理缓冲区关联关系：关闭流时，通过这两个函数设置的缓冲区会与流解除关联（若为系统分配则释放，若为用户主动分配（如用malloc/calloc分配内存，再通过setbuf/setbuffer/setvbuf绑定到流）时，标准 IO 库仅使用缓冲区，不负责释放，需用户在缓冲区不再使用后手动释放（free））。

void setbuf(FILE *stream, char *buf);

功能

为指定文件流stream设置缓冲区，或禁用缓冲区，是setvbuf的简化版本（默认缓冲区大小通常为 4KB，与文档中行缓冲 / 全缓冲默认大小一致）。

参数解析

#include <stdio.h>
/*** @param stream 目标文件流（如fp、stdout，需已通过fopen打开）* @param buf    缓冲区地址：*               - 若为非NULL：使用用户提供的缓冲区（建议大小≥4096字节，匹配系统默认缓冲大小）*               - 若为NULL：禁用该流的缓冲区（等效于无缓冲模式，类似stderr默认特性，）* @return       无返回值* @note         必须在流首次读写前调用；用户提供的buf需为全局/静态变量（避免栈内存释放后失效）*/
void setbuf(FILE *stream, char *buf);

关键特性

  • 本质是setvbuf(stream, buf, (buf==NULL)?_IONBF:_IOFBF, BUFSIZ)的封装（BUFSIZ是系统定义的默认缓冲大小，通常为 4096）；
  • 若设置非 NULL 缓冲区，关闭流时该缓冲区会与流解除关联（但不会自动释放，需用户手动管理，）。

void setbuffer(FILE *stream, char *buf, size_t size);

功能

扩展setbuf的功能，允许自定义缓冲区大小（不再固定为 4KB），更灵活适配不同读写场景（如大文件读写需更大缓冲区）。

参数解析

#include <stdio.h>
/*** @param stream 目标文件流（需已打开且未进行读写）* @param buf    缓冲区地址：*               - 非NULL：使用用户提供的缓冲区（大小由size指定）*               - NULL：禁用缓冲区（无缓冲模式）* @param size   缓冲区大小（单位：字节）：*               - 若buf非NULL，size需≥1（建议为2的幂，如1024、8192，提升IO效率）*               - 若buf为NULL，size无意义（可传0）* @return       无返回值* @note         非标准C函数（但POSIX系统普遍支持）；其他约束同setbuf（调用时机、缓冲区内存属性）*/
void setbuffer(FILE *stream, char *buf, size_t size);

关键特性

  • 相比setbuf，核心优势是自定义size，例如处理大文件时可设置 8KB/16KB 缓冲区，减少 IO 次数；
  • 若buf非 NULL 但size过小（如 < 100 字节），可能导致频繁缓冲刷新，反而降低效率。

void setlinebuf(FILE *stream);

功能

强制将指定流stream设置为行缓冲模式，等效于 “设置行缓冲 + 默认缓冲区大小”，适配需按行刷新的场景（如模拟 stdout 默认行为）。

参数解析

#include <stdio.h>
/*** @param stream 目标文件流（需已打开且未读写）* @return       无返回值* @note         本质是`setvbuf(stream, NULL, _IOLBF, BUFSIZ)`的封装；*               设置后，缓冲区遇'\n'或满时自动刷新（符合行缓冲特性）；*               若流原本为全缓冲/无缓冲，调用后会切换为行缓冲*/
void setlinebuf(FILE *stream);

关键特性

  • 典型用途：将普通文件流设为行缓冲（如日志文件，需逐行写入以便实时查看）；
  • 与 stdout 默认行缓冲的区别：stdout 仅在关联终端时为行缓冲，关联文件时为全缓冲，而setlinebuf可强制文件流也为行缓冲。

实战案例

案例 1：计算文件大小（命令行传参）

需求：通过命令行传入文件路径，计算并输出文件大小（单位：字节）。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> // 包含exit
int main(int argc, char const *argv[]) {// 步骤1：判断命令行参数是否正确（需传入1个文件路径，argc应为2）if (argc != 2) {printf("用法：%s <文件路径>\n", argv[0]); // 提示正确用法，如"./file_size demo.txt"exit(1); // 退出程序，1表示错误退出}// 步骤2：以二进制只读模式打开文件FILE *fp = fopen(argv[1], "rb");if (fp == NULL) {perror("fopen error");exit(1);}// 步骤3：计算文件大小fseek(fp, 0, SEEK_END); // 光标移到末尾long file_size = ftell(fp); // 获取末尾位置（即文件大小）// 步骤4：输出结果printf("文件[%s]大小：%ld 字节\n", argv[1], file_size);// 步骤5：关闭文件fclose(fp);return 0;
}

编译运行：

gcc file_size.c -o file_size
./file_size demo.txt # 输出：文件[demo.txt]大小：123 字节

案例 2：文件拷贝（命令行传参）

需求：通过命令行传入源文件（A）和目标文件（B），将 A 的内容完整拷贝到 B（B 不存在则创建）。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define BUF_SIZE 1024 // 定义1KB缓冲区（平衡效率和内存）
int main(int argc, char const *argv[]) {// 步骤1：判断参数（需传入源文件和目标文件，argc=3）if (argc != 3) {printf("用法：%s <源文件> <目标文件>\n", argv[0]); // 如"./copy demo.txt demo_copy.txt"exit(1);}// 步骤2：打开源文件（只读）和目标文件（只写，不存在则创建）FILE *src_fp = fopen(argv[1], "rb"); // 源文件：二进制只读FILE *dest_fp = fopen(argv[2], "wb"); // 目标文件：二进制只写if (src_fp == NULL || dest_fp == NULL) {perror("fopen error");// 若已打开一个流，需关闭if (src_fp != NULL) fclose(src_fp);if (dest_fp != NULL) fclose(dest_fp);exit(1);}// 步骤3：循环读取源文件，写入目标文件char buf[BUF_SIZE];size_t read_cnt; // 每次读取的字节数while ((read_cnt = fread(buf, 1, BUF_SIZE, src_fp)) > 0) {// 读取多少，写入多少fwrite(buf, 1, read_cnt, dest_fp);}// 步骤4：判断拷贝是否成功if (ferror(src_fp)) {perror("读取源文件错误");} else if (ferror(dest_fp)) {perror("写入目标文件错误");} else {printf("拷贝成功：%s → %s\n", argv[1], argv[2]);}// 步骤5：关闭文件fclose(src_fp);fclose(dest_fp);return 0;
}

案例 3：定时写入系统时间到日志

需求：每隔 1 秒获取当前系统时间，按 “yy 年 mm 月 dd 日 星期 x hh:mm:ss” 格式写入 log.txt（不存在则创建），无限循环。

#include <stdio.h>
#include <time.h>   // 包含时间相关函数
#include <unistd.h> // 包含sleep函数（Linux下）
// 星期转换：tm_wday是0（周日）~6（周六），转换为中文
const char *get_weekday(int tm_wday) {const char *week[] = {"日", "一", "二", "三", "四", "五", "六"};return week[tm_wday];
}int main() {// 以追加模式打开log.txt（不存在则创建，存在则追加）FILE *fp = fopen("log.txt", "a");if (fp == NULL) {perror("fopen error");return -1;}while (1) { // 无限循环// 步骤1：获取当前系统时间（秒数，从1970-01-01 00:00:00 UTC开始）time_t now = time(NULL);if (now == (time_t)-1) {perror("time error");fclose(fp);return -1;}// 步骤2：将秒数转换为本地时间（年、月、日等）struct tm *local_tm = localtime(&now);if (local_tm == NULL) {perror("localtime error");fclose(fp);return -1;}// 步骤3：按指定格式写入log.txt// 格式：yy年mm月dd日 星期x hh:mm:ss（注意：tm_year是年份-1900，tm_mon是0~11）fprintf(fp, "%02d年%02d月%02d日 星期%s %02d:%02d:%02d\n",local_tm->tm_year % 100, // yy（取年份后两位）local_tm->tm_mon + 1,    // mm（加1，因为tm_mon是0~11）local_tm->tm_mday,       // ddget_weekday(local_tm->tm_wday), // 星期xlocal_tm->tm_hour,       // hhlocal_tm->tm_min,        // mmlocal_tm->tm_sec);       // ss// 步骤4：手动刷新缓冲区（避免日志延迟写入）fflush(fp);// 步骤5：等待1秒sleep(1);}// 注：循环不会退出，实际使用中需按Ctrl+C终止，终止后会自动关闭流fclose(fp);return 0;
}

注意事项

  • 避免重复关闭文件：fclose多次调用同一流会导致 double free 错误，建议关闭后将指针置为NULL（如fclose(fp); fp=NULL;）。
  • 二进制与文本模式区分：读写图片、音频等二进制文件必须用"rb"/"wb"，避免系统转换字符导致文件损坏。
  • 缓冲区刷新：用 “追加模式” 写日志时，需手动调用fflush，否则日志会暂存缓冲区，不及时写入文件。
  • 命令行参数判断：接收命令行参数（如argv[1]）时，必须先判断argc是否正确，避免访问空指针。
  • 内存释放：用malloc分配的缓冲区（如fread的缓冲区），必须用free释放，避免内存泄漏。
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