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C标准库

本文包括大部分C标准库函数，但没有列出一些用途有限的函数以及某些可以简单的从其他函数合成的函数，也没有包含多字节和本地化函数。

标准库中的各个函数、类型以及宏分别在以下标准头文件中说明：

<assert.h>	<float.h>	<math.h>	<stdarg.h>	<stdlib.h>
<ctype.h>	<limits.h>	<setjmp.h>	<stddef.h>	<string.h>
<errno.h>	<locale.h>	<signal.h>	<stdio.h>	<time.h>

1 输入与输出<stdio.h>

头文件<stdio.h>定义了用于输入和输出的函数、类型和宏。最重要的类型是用于声明文件指针的FILE。另外两个常用的类型是size_t和fpos_t，size_t是由运算符sizeof产生的无符号整类型；fpos_t类型定义能够唯一说明文件中的每个位置的对象。由头部定义的最有用的宏是EOF，其值代表文件的结尾。

1.1 文件操作

1.1.1 fopen

#include <stdio.h>
FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);
返回：成功为FILE指针，失败为NULL

打开以filename所指内容为名字的文件，返回与之关联的流。

mode决定打开的方式，可选值如下：

“r”	打开文本文件用于读
“w”	创建文本文件用于写，并删除已存在的内容(如果有的话)
“a”	添加；打开或创建文本文件用于在文件末尾写
“rb”	打开二进制文件用于读
“wb”	创建二进制文件用于写，并删除已存在的内容(如果有的话)
“ab”	添加；打开或创建二进制文件用于在文件末尾写
“r+”	打开文本文件用于更新(即读和写)
“w+”	创建文本文件用于更新，并删除已存在的内容(如果有的话)
“a+”	添加；打开或创建文本文件用于更新和在文件末尾写
“rb+”或”r+b”	打开二进制文件用于更新(即读和写)
“wb+”或”w+b”	创建二进制文件用于更新，并删除已存在的内容(如果有的话)
“ab+”或”a+b”	添加；打开或创建二进制文件用于更新和在文件末尾写

后六种方式允许对同一文件进行读和写，要注意的是，在写操作和读操作的交替过程中，必须调用fflush()或文件定位函数如fseek()、fsetpos()、rewind()等。

文件名filename的长度最大为FILENAME_MAX个字符，一次最多可打开FOPEN_MAX个文件(在<stdio.h>中定义)。

1.1.2 freopen

#include <stdio.h>
FILE *freopen(const char *filename, const char *mode, FILE *stream);
返回：成功为stream，失败为NULL

以mode指定的方式打开文件filename，并使该文件与流stream相关联。freopen()先尝试关闭与stream关联的文件，不管成功与否，都继续打开新文件。

该函数的主要用途是把系统定义的标准流stdin、stdout、stderr重定向到其他文件。

1.1.3 fflush

#include <stdio.h>
int fflush(FILE *stream);
返回：成功为0，失败返回EOF

对输出流(写打开)，fflush()用于将已写到缓冲区但尚未写出的全部数据都写到文件中；对输入流，其结果未定义。如果写过程中发生错误则返回EOF，正常则返回0。

fflush(NULL)用于刷新所有的输出流。

程序正常结束或缓冲区满时，缓冲区自动清仓。

1.1.4 fclose

#include <stdio.h>
int flcose(FILE *stream);
返回：成功为0，失败返回EOF

刷新stream的全部未写出数据，丢弃任何未读的缓冲区内的输入数据并释放自动分配的缓冲区，最后关闭流。

1.1.5 remove

#include <stdio.h>
int remove(const char *filename);
返回：成功为0，失败为非0值

删除文件filename。

1.1.6 rename

#include <stdio.h>
int rename(const char *oldfname, const char *newfname);
返回：成功为0，失败为非0值

把文件的名字从oldfname改为newfname。

1.1.7 tmpfile

#include <stdio.h>
FILE *tmpfile(void);
返回：成功为流指针，失败为NULL

以方式”wb+”创建一个临时文件，并返回该流的指针，该文件在被关闭或程序正常结束时被自动删除。

1.1.8 tmpnam

#include <stdio.h>
char *tmpnam(char s[L_tmpnam]);
返回：成功为非空指针，失败为NULL

若参数s为NULL(即调用tmpnam(NULL))，函数创建一个不同于现存文件名字的字符串，并返回一个指向一内部静态数组的指针。

若s非空，则函数将所创建的字符串存储在数组s中，并将它作为函数值返回。s中至少要有L_tmpnam个字符的空间。

tmpnam函数在每次被调用时均生成不同的名字。在程序的执行过程中，最多只能确保生成TMP_MAX个不同的名字。注意tmpnam函数只是用于创建一个名字，而不是创建一个文件。

1.1.9 setvbuf

#include <stdio.h>
int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size_t size);
返回：成功返回0，失败返回非0

控制流stream的缓冲区，这要在读、写以及其他任何操作之前设置。

如果buf非空，则将buf指向的区域作为流的缓冲区，如果buf为NULL，函数将自行分配一个缓冲区。

size决定缓冲区的大小。

mode指定缓冲的处理方式，有如下值：

_IOFBF，进行完全缓冲；
_IOLBF，对文本文件表示行缓冲；
_IOLNF，不设置缓冲。

1.1.10 setbuf

#include <stdio.h>
void setbuf(FILE *stream, char *buf);

如果buf为NULL，则关闭流stream的的缓冲区；否则setbuf函数等价于：

(void)setvbuf(stream, buf, _IOFBF, BUFSIZ)。

注意自定义缓冲区的尺寸必须为BUFSIZ个字节。

1.2 格式化输出

1.2.1 fprintf

#include <stdio.h>
int fprintf(FILE *stream, const char *format,…);
返回：成功为实际写出的字符数，出错返回负值

按照format说明的格式把变元表中变元内容进行转换，并写入stream指向的流。

格式化字符串由两种类型的对象组成：普通字符(它们被拷贝到输出流)与转换规格说明(它们决定变元的转换和输出格式)。每个转换规格说明均以字符%开头，以转换字符结束。如果%后面的字符不是转换字符，那么该行为是未定义的。

转换字符列表如下：

字符	说明
d, i	int；有符号十进制表示法
o	unsigned int；无符号八进制表示法（无前导0）
x, X	unsigned int；无符号十六进制表示法（无前导0X和0x），对0x用abcdef，对0X用ABCDEF
u	unsigned int；无符号十进制表示法
c	int；单个字符，转换为unsigned char类型后输出
s	char *；输出字符串直到’/0’或者达到精度指定的字符数
f	double；形如[-]mmm.ddd的十进制浮点数表示法，d的数目由精度确定。缺省精度为6位，精度为0时不输出小数点
e, E	double；形如[-]m.dddddde[+-]xx或者[-]m.ddddddE[+-]xx的十进制浮点数表示法，d的数目由精度确定。缺省精度为6位，精度为0时不输出小数点
g G	double；当指数值小于-4或大于等于精度时，采用%e或%E的格式；否则使用%f的格式。尾部的0与小数点不打印
p	void *；输出指针值（具体表示与实现相关）
n	int *；到目前为止以此格式调用函数输出的字符的数目将被写入到相应变元中，不进行变元转换
%	不进行变元转换，输出%

在%与转换字符之间依次可以有下列标记：

标记	说明
–	指定被转换的变元在其字段内左对齐
+	指定在输出的数前面加上正负号
空格	如果第一个字符不是正负号，那么在其前面附加一个空格
0	对于数值转换，在输出长度小于字段宽度时，加前导0
#	指定其他输出格式，对于o格式，第一个数字必须为零；对于x/X格式，指定在输出的非0值前加0x或0X；对于e/E/f/g/G格式，指定输出总有一个小数点；对于g/GG格式，还指定输出值后面无意义的0将被保留。
宽度[number]	一个指定最小字段宽的数。转换后的变元输出宽度至少要达到这个数值。如果变元的字符数小于此数值，那么在变元左/右边添加填充字符。填充字符通常为空格（设置了0标记则为0）。
.	点号用于把字段宽和精度分开
精度[number]	对于字符串，说明输出字符的最大数目；对于e/E/f格式，说明输出的小数位数；对于g/G格式，说明输出的有效位数；对于整数，说明输出的最小位数（必要时可加前导0）
h/l/L	长度修饰符，h表示对应的变元按short或unsigned short类型输出；l表示对应的变元按long或unsigned long类型输出；L表示对应的变元按long double类型输出

在格式串中字段宽度和精度二者都可以用*来指定，此时该值可通过转换对应的变元来获得，这些变元必须是int类型。

1.2.2 printf

#include <stdio.h>
int printf(const char *format, …);

printf(…)等价于fprintf(stdout, …)。

1.2.3 sprintf

#include <stdio.h>
int sprintf(char *buf, const char *format, …);
返回：实际写到字符数组的字符数，不包括'/0'

与printf()基本相同，但输出写到字符数组buf而不是stdout中，并以’/0’结束。

注意，sprintf()不对buf进行边界检查，buf必须足够大，以便能装下输出结果。

1.2.4 snprintf

#include <stdio.h>
int snprintf(char *buf, size_t num, const char *format, …);

除了最多为num-1个字符被存放到buf指向的数组之外，snprintf()和sprintf()完全相同。数组以’/0’结束。

该函数不属于C89(C99增加的)，但应用广泛，所以将其包括了进来。

1.2.5 vprintf

1.2.6 vfprintf

1.2.7 vsprintf

1.2.8 vsnprintf

#include <stdarg.h>
#include <stdio.h>
int vprintf(char *format, va_list arg);
int vfprintf(FILE *stream, const char *format, va_list arg);
int vsprintf(char *buf, const char *format, va_list arg);
int vsnprintf(char *buf, size_t num, const char *format, va_list arg);

这几个函数与对应的printf()等价，但变元表由arg代替。参见

第7节

有关<stdarg.h>头文件的讨论。

vsnprintf是C99增加的。

1.3 格式化输入

1.3.1 fscanf

#include <stdio.h>
int fscanf(FILE *stream, const char *format, …);
返回：成功为实际被转换并赋值的输入项数目，到达文件尾或变元被转换前出错为EOF

在格式串format的控制下从流stream中读入字符，把转换后的值赋给后续各个变元，在此每一个变元都必须是一个指针。当格式串format结束时函数返回。

格式串format通常包含有用于指导输入转换的转换规格说明。格式串中可以包含：

空格或制表符，他们将被忽略；
普通字符(%除外)，与输入流中下一个非空白字符相匹配；
转换规格说明：由一个%、一个赋值屏蔽字符*(可选)、一个用于指定最大字段宽度的数(可选)、一个用于指定目标字段的字符h/l/L(可选)、一个转换字符组成。

转换规格说明决定了输入字段的转换方式。通常把结果保存在由对应变元指向的变量中。然而，如果转换规格说明中包含有赋值屏蔽字符*，例如%*s，那么就跳过对应的输入字段，不进行赋值。输入字段是一个由非空白符组成的字符串，当遇到空白符或到达最大字段宽(如果有的话)时，对输入字段的读入结束。这意味着scanf函数可以跨越行的界限来读入其输入，因为换行符也是空白符(空白符包括空格、横向制表符、纵向制表符、换行符、回车符和换页符)。