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  • <stdio.h> – 输入/输出（Input/Output）

    文件与文件系统（Files and File Systems）

    文件和目录系统的许多方面是实现相关的，甚至连“文件名”这种最基本的概念，标准 C 都无法统一规范。

    • 实现必须支持哪些格式的文件名？

    • 目录和设备名的规则也没有统一标准。

    • 虽然标准头文件名是固定的，但这些名称不一定与文件系统中的实际文件名完全一致。

    一些实现可能允许文件名包含通配符，例如 *.dat 表示所有以 .dat 为扩展名的文件。但标准 I/O 函数并不要求支持通配符功能。

    操作系统可能会对每个用户限制最大打开文件数。有些文件系统不允许同一目录中存在多个同名文件，这对使用 "w" 模式的 fopen 可能造成影响。

    一些文件系统对用户设置磁盘配额，如果文件过大可能导致写入失败，直到写操作失败时才会察觉。

    经研究发现，为实现可移植性，标准 C 认为“安全”的文件名格式是：最多六个字母 + 一个点 + 最多一个字母的扩展名，并建议统一大小写。但你也可以用条件编译来适配不同平台。

    命令行重定向的行为（如 stdin 重定向为文件）是实现相关的。例如，gets 和 fgets(stdin) 行为略有不同，但如果 stdin 被重定向，gets 实际上也可能从文件读取。

    文件缓冲、磁盘扇区大小等也都是实现相关的。但标准 C 要求实现至少能够处理每行包含 254 个字符（包括换行符）的文本文件。

    stdin, stdout, stderr 有时由操作系统维护，有时在程序启动时创建。这三者是否计入最大打开文件数由实现决定。

    下列宏的值为实现定义：

    • BUFSIZ：默认缓冲区大小

    • FOPEN_MAX：允许同时打开的最大文件数

    • FILENAME_MAX：合法文件名最大长度

    • TMP_MAX：可生成的唯一临时文件名最大数

    参见： C11 引入的“边界检查接口”附录可能对该头文件提出扩展要求。

    C++ 注意事项：对应标准 C++ 头文件为 <cstdio>。

    文件操作函数（Operations on Files）

    remove 函数

    • 通常会真正删除文件。

    • 但如果该文件名只是某个文件的“别名”（例如硬链接），则只有最后一个别名被删除时，文件才会被真正删除。

    • 如果删除的文件正在被打开使用，行为是实现定义的。

    rename 函数

    • 旧文件名会被删除，类似调用了 remove。

    • 如果旧文件正在被打开使用，行为是实现定义的。

    • 如果新文件名已存在，行为同样实现定义。

    • 在某些文件系统中，不能跨目录重命名，可能会失败，也可能实际是执行复制+删除。

    tmpfile 函数

    • 如果程序异常终止，临时文件可能不会被删除。

    • 临时文件的目录、权限、文件名等都是实现定义的。

    tmpnam 函数

    • 超过 TMP_MAX 次调用时，行为是实现定义的。

    • 若提供的非 NULL 地址指向的缓冲区小于 L_tmpnam 字符，行为未定义。

    • 返回的文件名在调用时是唯一的，但在使用前可能已被其他程序创建，若需避免此问题，应使用 tmpfile。

    文件访问函数（File Access Functions）

    fclose

    • 程序异常终止时，不能保证输出流会自动刷新写入缓冲区。

    • 在某些实现中，若未写入内容可能无法成功关闭并保留空文件。

    fflush

    • 如果是输入流，或上次操作非输出，则行为未定义。但一些实现允许安全地刷新输入流。

    • stdout, stderr 允许调用 fflush。

    • stdin 上的 fflush 是未定义行为，但一些实现允许这么做。

    fopen

    • 一些实现可能在文本文件上无法执行 seek，此时 + 模式可能意味着必须加上 b。

    • 'w' 模式下，如果文件已存在，有些系统是覆盖，有些则是创建新版本。

    • 模式字符含义是实现定义的。C11 增加了独占模式 'x'。

    • 二进制文件关闭时，有些系统会在末尾添加 \0，之后以追加方式打开时可能从文件尾之后开始写入。

    • 只有当实现确定打开的是非交互设备，才使用全缓冲。

    • 成功时返回 FILE*，失败返回 NULL。标准 C 不保证设置 errno。

    freopen

    • 成功时返回 stream，失败返回 NULL。是否设置 errno 未定义。

    setbuf

    • 无返回值，程序员需确保传入的是已打开文件流，缓冲区为 NULL 或足够大。

    • 实现可将不同缓冲类型视作等效。即使设置了缓冲方式，也可能无效，且不会有错误提示。

    setvbuf

    • mode 可为：_IOFBF（全缓冲）、_IOLBF（行缓冲）、_IONBF（无缓冲）。

    • 返回 0 表示成功，非 0 表示失败（例如 mode 无效），不保证设置 errno。

    • 若程序员提供了缓冲区，该缓冲区在流关闭前必须保持有效。

    • 实现可能不会真正使用提供的缓冲区。

    • 缓冲区大小是实现定义的。

    格式化输入/输出函数（Formatted Input/Output Functions）

    以下函数的行为，均共享 fprintf / fscanf 所定义的通用格式规则。

    fprintf

    • 若参数不足，行为未定义。

    • C89 增加了 i, n, p 转换符（p 以实现定义格式输出 void*）。

    • C99 增加了 F, a, A 转换符，以及 hh, ll, j, t, z 长度修饰符；支持无穷大和 NaN。

    • 无效转换符行为未定义，标准保留未使用的小写符号供将来使用。

    • 若参数是结构体、联合体或数组（除 %s 和 %p 允许的情况），行为未定义。

    • 没有原型声明时调用该函数，行为未定义。

    • 格式化输出缓存有限，标准要求至少支持单项转换为 509 字符。

    fscanf

    • 输入行为与 fscanf 类似，错误返回 EOF，不保证设置 errno。

    • p 要求参数为 void*，格式为实现定义。

    其他格式化函数（所有以下函数在 C99 引入）

    输出类函数（遵循 fprintf 行为）：

    • printf, snprintf, sprintf, vfprintf, vprintf, vsnprintf, vsprintf

    输入类函数（遵循 fscanf 行为）：

    • scanf, sscanf, vfscanf, vscanf, vsscanf

    字符输入输出函数（Character I/O Functions）

    gets

    • 在 C11 中被移除，因为其存在安全隐患（缓冲区溢出风险）。

    ungetc

    • C99 弃用了在二进制文件开头使用该函数的行为。

    直接输入输出函数（Direct I/O Functions）

    fread

    • 发生错误时，文件位置指示器的值为不确定。

    • 若只读取部分字段，该字段值为不确定。

    • 标准未规定是否将 CR/LF 对在读取时转换为换行符，某些实现对文本文件会这样处理。

    fwrite

    • 同样，发生错误时，文件位置指示器为不确定。

    • 输出时是否将换行符转换为 CR/LF 对也是实现定义的。

    文件定位函数（File Positioning Functions）

    fgetpos / fsetpos

    • 两者均由 C89 引入。

    • 失败时返回非零，并设置 errno 为实现定义的正值。

    错误处理函数（Error-Handling Functions）

    perror

    • 错误信息的内容和格式均为实现定义。