编辑“︁C 语言流水输入输出”︁

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'''C语言流水输入输出'''是标准库中基于缓冲区的顺序读写机制，通过标准I/O函数（如<code>printf</code>/<code>scanf</code>）实现数据的高效流动。本文将系统讲解其原理、函数使用及实际应用。

== 核心概念 ==
流水输入输出（Stream I/O）是C语言中处理数据的抽象模型，将输入/输出设备（如键盘、屏幕、文件）视为连续的'''数据流'''（Stream）。其特点包括：
* '''缓冲机制'''：减少直接访问硬件次数，提升效率
* '''顺序访问'''：数据按写入/读取顺序处理
* '''设备无关性'''：统一接口处理不同设备

=== 流类型 ===
{| class="wikitable"
|+ 标准流类型
! 流 !! 文件指针 !! 默认设备
|-
| 标准输入 || <code>stdin</code> || 键盘
|-
| 标准输出 || <code>stdout</code> || 屏幕
|-
| 标准错误 || <code>stderr</code> || 屏幕
|}

== 基础函数 ==
=== 格式化输出（printf） ===
<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>
int main() {
    int count = printf("PI: %.2f\n", 3.14159);  // 格式化输出
    printf("Printed %d characters\n", count);   // 返回输出字符数
    return 0;
}
</syntaxhighlight>
输出：
<pre>
PI: 3.14
Printed 8 characters
</pre>

=== 格式化输入（scanf） ===
<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>
int main() {
    int age;
    printf("Enter your age: ");
    scanf("%d", &age);  // 注意取地址符&
    printf("You are %d years old\n", age);
    return 0;
}
</syntaxhighlight>
交互示例：
<pre>
Enter your age: 25
You are 25 years old
</pre>

== 缓冲机制详解 ==
<mermaid>
flowchart LR
    A[程序] -->|数据| B[缓冲区]
    B -->|满/刷新| C[设备]
    C -->|输入数据| B
    B -->|可用数据| A
</mermaid>

缓冲类型：
* '''全缓冲'''：文件操作常用，缓冲区满时刷新
* '''行缓冲'''：终端I/O常用，遇到换行符刷新
* '''无缓冲'''：<code>stderr</code>默认使用

手动刷新缓冲区：
<syntaxhighlight lang="c">
fflush(stdout);  // 立即输出缓冲区内容
</syntaxhighlight>

== 高级应用 ==
=== 文件流操作 ===
<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>
int main() {
    FILE *fp = fopen("data.txt", "w+");
    if(fp) {
        fprintf(fp, "Write to file\n");  // 文件格式化输出
        rewind(fp);  // 重置文件指针
        
        char buffer[100];
        fscanf(fp, "%s", buffer);       // 文件格式化输入
        printf("Read: %s\n", buffer);
        fclose(fp);
    }
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

=== 错误处理模式 ===
<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
int main() {
    FILE *fp = fopen("nonexistent.txt", "r");
    if(fp == NULL) {
        perror("Error opening file");  // 自动附加错误描述
        printf("Error code: %d\n", errno);
    }
    return 0;
}
</syntaxhighlight>
典型输出：
<pre>
Error opening file: No such file or directory
Error code: 2
</pre>

== 数学公式示例 ==
当处理科学计算输出时，可能需要格式化数学公式：
<math>
printf("Euler's formula: e^{iπ} + 1 = %d\n", 0);
</math>

== 性能优化建议 ==
* 减少频繁小数据量I/O操作
* 对于大量数据，考虑使用块读写（<code>fread</code>/<code>fwrite</code>）
* 错误检查应包含所有I/O操作返回值

== 常见问题 ==
{{Warning|1=使用<code>scanf</code>读取字符串时需指定长度防止缓冲区溢出}}
<syntaxhighlight lang="c">
char name[20];
scanf("%19s", name);  // 保留1字节给终止符
</syntaxhighlight>

{{Note|1=混合使用<code>scanf</code>和<code>gets</code>可能导致输入混乱，建议统一使用<code>fgets</code>}}

== 总结 ==
流水I/O是C程序与外界交互的核心机制，理解其缓冲特性和正确使用错误处理方法是成为成熟C程序员的关键。通过本文的示例和解释，读者应能掌握：
* 标准I/O函数的使用场景
* 缓冲区的运作原理
* 健壮I/O程序的编写方法

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[[Category:C]]
[[Category:C 语言标准库]]