一、标准 IO 核心函数（文件操作）

学习 Linux 函数的核心方法：用好man手册，重点看NAME（功能）、SYNOPSIS（头文件 + 函数原型）、RETURN VALUE（返回值）。

1. 文件打开：fopen

FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);

• 功能：打开指定文件，并关联一个流指针，后续通过流指针操作文件；
• 参数：
• pathname：要打开的文件名（字符串形式，如 "test.txt"）；
• mode：打开模式（核心，决定文件的读写权限）；
• 返回值：成功返回流指针（FILE *），失败返回NULL，且系统会设置errno。

核心打开模式说明

r：只读，文件必须存在，不存在则报错；r+：读写，文件必须存在，不存在则报错；

w：只写，文件存在则清空，不存在则创建；w+：读写，文件存在则清空，不存在则创建；

a：追加写，文件存在则末尾追加，不存在则创建；a+：追加读 / 写，文件存在则末尾追加，不存在则创建。

2. 错误信息打印：perror

void perror(const char *s);

• 功能：根据errno自动打印对应的错误原因，配合fopen等函数的失败判断使用；
• 参数：自定义的错误提示信息（字符串）；
• 打印效果：自定义信息: 系统错误原因（无需手动加\n，函数自动换行）；
• 示例：perror("fopen fail")，失败时输出fopen fail: No such file or directory。

3. 文件关闭：fclose

int fclose(FILE *stream);

• 功能：关闭流指针，释放文件相关资源，必须执行，否则会造成资源泄漏；
• 参数：stream：要关闭的流指针；
• 返回值：成功返回 0，失败返回EOF（宏，值为 - 1），且设置errno。

4. 字符级读写：fgetc /fputc

读字符：fgetc

int fgetc(FILE *stream);

• 功能：将一个字符写入指定流中；
• 参数：c为要写入的字符（ASCII 码），stream为目标流；
• 返回值：成功返回写入的字符，失败返回EOF。

适用场景：逐字符处理文件，可处理文本文件和二进制文件（无格式限制），缺点是效率较低。

5. 字符串级读写：fgets /fputs

读字符串：fgets

char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);

• 功能：从流中读取数据，最多读取 size-1 个字符，自动在末尾添加'\0'（字符串结束符）；
• 参数：
  • s：存储读取数据的字符数组；
  • size：读取的最大字节数；
  • stream：源文件流；
• 返回值：成功返回s，失败 / 到达文件末尾返回NULL；
• 读取结束条件（满足其一即停止）：
  1. 读到文件末尾（EOF）；
  2. 读到换行符\n（\n会被保留在字符数组中）；
  3. 读满size-1个字符。
• 从键盘读取字符串时，用fgets(buf, sizeof(buf), stdin)替代gets(buf)（gets存在缓冲区溢出风险）。

写字符串：fputs

int fputs(const char *s, FILE *stream);

• 功能：将字符串写入指定流中；
• 参数：s为要写入的字符串，stream为目标流；
• 返回值：成功返回非负数，失败返回EOF；
• 注意：写入时不会输出'\0'，遇到'\0'则停止写入。

适用场景：处理文本文件，不适合二进制文件（二进制文件中含'\0'，会导致 fputs 提前停止）。

6. 块 / 对象级读写：fread /fwrite（二进制读写）

最常用的高效读写方式，按固定大小的元素读写，适合文本文件和二进制文件，尤其适合处理结构体等固定格式的数据。

读数据：fread

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

• 功能：从流中读取nmemb个元素，每个元素大小为size字节，保存到ptr指向的空间；
• 参数：
  • ptr：存储数据的缓冲区地址（void*，可接收任意类型）；
  • size：单个元素的字节大小；
  • nmemb：要读取的元素个数；
  • stream：源文件流；
• 返回值：成功返回实际读取的元素个数，失败 / 到达文件末尾返回 0

写数据：fwrite

size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

• 功能：将ptr指向的空间中，nmemb个大小为size的元素写入指定流；
• 参数：同 fread，ptr为待写入数据的缓冲区地址；
• 返回值：成功返回实际写入的元素个数，失败返回 0。

7. 格式化输出：fprintf /sprintf

文件格式化输出：fprintf

int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);

• 功能：将格式化的数据写入指定流（文件 / 标准流），是printf的文件版；
• 示例：fprintf(fp, "num = %d, time = %s\n", 1, "2025-01-01");、fprintf(stdout, "a = %d\n", a);（等价于printf）。

字符串格式化输出：sprintf

int sprintf(char *str, const char *format, ...);

• 功能：将格式化的数据写入字符数组，生成指定格式的字符串；
• 示例：sprintf(buf, "name: %s, age: %d", "zhangsan", 18);，buf 中会存储"name: zhangsan, age: 18"。

二、文件定位操作：fseek /ftell/rewind

Linux 内核会为每个打开的文件维护文件位置偏移量，读 / 写操作会自动移动该偏移量，默认从文件开头开始。文件定位操作可手动修改偏移量，实现随机读写。

1. 定位偏移量：fseek

int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);

• 功能：将文件偏移量定位到从 whence 开始，偏移 offset 字节的位置；
• 参数：
  • stream：目标文件流；
  • offset：偏移量（可正可负，正为向后偏移，负为向前偏移）；
  • whence：参考点（宏定义，核心）：
    • SEEK_SET：文件开头（offset 只能为正）；
    • SEEK_CUR：当前偏移量位置（offset 可正可负，空文件不能为负）；
    • SEEK_END：文件末尾（offset 可正可负）；
• 返回值：成功返回 0，失败返回 - 1；

  fseek(fp, 0, SEEK_SET); // 定位到文件开头
  fseek(fp, 0, SEEK_END); // 定位到文件末尾

  特殊用法：创建空洞文件（文件中填充'\0'，可提前抢占磁盘空间，如百度云下载的.downloading文件），步骤：fseek定位到指定位置 → 执行一次写操作

2. 获取偏移量：ftell

long ftell(FILE *stream);

• 功能：获取当前文件的位置偏移量；
• 返回值：成功返回偏移量（字节数），失败返回 - 1；
• 常用场景：计算文件大小

  fseek(fp, 0, SEEK_END); // 定位到文件末尾
  long file_size = ftell(fp); // file_size即为文件总字节数

  3. 重置到文件开头：rewind

  void rewind(FILE *stream);

• 功能：将文件偏移量重置到文件开头，无返回值；
• 等价于：fseek(fp, 0, SEEK_SET);，语法更简洁。