C語言進階輸入輸出重定向與fopen函數使用範例詳解

2022-02-15 13:02:50

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大多數情況下，我們所熟知的輸入輸出都是標準I/O（標準輸入輸出），也就是我們在寫程式碼時會直接從鍵盤讀取，從螢幕輸出。但是當我們涉及到資料統計或者多組未定義內容輸入時，我們的程式就會出現一些小問題

int n = 0;
while(scanf("%d",&n)==1)

按照常理來說，這裡 scanf 的返回值是成功輸入的數的個數，輸入一但結束，scanf 函數就無法繼續讀取 n，返回0，我們測試一下，輸入“1,2,3,4,5”看看，好傢伙，根本沒有結果顯示。是程式碼問題還是執行太慢？其實是還在等待輸入，雖然我們可能覺得一個回車就可以搞定，但程式不會。

記得 scanf 的輸入格式上對於空格，Tab，Enter鍵都是一視同仁，那如何才能告訴程式我們輸入結束了呢？在Windows下，輸入完畢後先按Enter鍵，再按Ctrl+Z鍵，最後再按Enter才能結束輸入。在Linux下，只需Ctrl+Z即可結束輸入。

也就是說上面的程式不是很方便，每次測試需要手動輸入很多數，如果面對多組輸入並且需要大量驗證的測試，資料也只能儲存在命令列中，仍然不夠方便。

輸入輸出重定向

以上場景我們有個好的方法就是用檔案把輸入輸出的資料放在檔案裡面，也就是所謂的輸入輸出重定向，放入事先準備好的資料，就不必每次重複輸入了，也可以太多的輸出一卷屏跑出來，屬實不方便，而且在檔案中放好標準的答案，可以很方便的進行比對，無需我們再去逐一的排查。有個不爭的事實就是幾乎所有演演算法的輸出資料和標準答案都是放在檔案裡的。

在使用輸入輸出重定向時，只需在main函數的入口處加入兩條語句：

freopen("input.txt","r","stdin");
freopen("output.txt","w","stdout");

其作用很簡單，就是使得scanf從檔案 input.txt 讀入，printf 再從output.txt輸出。
我們給出一個程式碼：

#define Max
#include<stdio.h>
int main()
{
#ifdefine Max
freopen("input.txt","r","stdin");
freopen("output.txt","w","stdout");
#endif
}

#ifdefine Max，#endif 的特殊之處就是我們只有在Max被定義了情況下才可以編譯這兩條 freopen 語句。事實上不只scanf 和 printf，所用從鍵盤鍵入從螢幕輸出的資料都會改用檔案，這確實方便，但在很多演演算法競賽中禁止存取檔案，甚至允許存取檔案卻禁止使用 freopen 這樣的重定向讀寫檔案。這種特殊情況我們又該作何打算呢？沒錯，那就是 fopen 函數

fopen函數

fopen函數表示式為：

FILE *fopen(char *filename, *type);

這個表示式不細說，只作瞭解，又是一堆晦澀陌生的名詞，有興趣的可以自行搜尋。
我們來看個程式碼:

FILE *fin,*fout;
fin = fopen("test.in","r");
fout = fopen("test.out","w");
fclose(fin);
fclose(fout);

這裡先宣告了變數fin 和 fout，後續如果要輸入輸出我們需要把printf改為fprintf ，把 scanf 改為 fscanf，最後fclose關閉兩個檔案。

fopen和 freopen長的差不多，起初我甚至覺得他們就是一個東西，freopen和fopen之間有各自的優劣，重定向的方法寫起來簡單自然，但不能同時讀寫檔案與標準輸入輸出；fopen寫法稍微繁瑣一點，但靈活性更大，就可以反覆開啟和讀寫檔案。

這裡的fscanf，fprintf都是針對資料流的，而什麼是資料流？

資料流是一組有序，有起點和終點的位元組的資料序列，包括輸入流和輸出流。就像水管裡的水流，在水管的一端一點一點地供水，而在水管的另一端看到的是一股連續不斷的水流。資料寫入程式可以是一段、一段地向資料流管道中寫入資料，這些資料段會按先後順序形成一個長的資料流。對資料讀取程式來說，看不到資料流在寫入時的分段情況，每次可以讀取其中的任意長度的資料，但只能先讀取前面的資料後，再讀取後面的資料。不管寫入時是將資料分多次寫入，還是作為一個整體一次寫入，讀取時的效果都是完全一樣的。

“流是磁碟或其它外圍裝置中儲存的資料的源點或終點。”

而對於fscanf 的使用難點在於以下幾點：

對空白符的處理（空格、製表符、換行符）；
*的用法；
[] 以及 [^] 的用法；
EOF 的處理；

上述問題，網上的文章都語焉不詳，具體內容參見 fscanf詳談

當我們想把fopen的程式改成標準輸入輸出，只需賦值"fin = stdin;fout = stdout"，不用再呼叫fopen和fclose。

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