C 語言輸入輸出函數詳解：字符與字符串讀寫細節

概述

C 標準庫提供了豐富的輸入輸出函數，針對字符和字符串的讀寫有多種選擇。理解它們的行為差異、返回值以及邊界條件，對於編寫健壯的 C 程序至關重要。本文系統整理了常用的字符讀寫函數（fgetc、getc、getchar、fputc、putc、putchar）與字符串讀寫函數（fgets、gets、fputs、puts）的關鍵細節。

一、字符讀取函數

1. fgetc、getc、getchar

int fgetc(FILE *stream);
int getc(FILE *stream);
int getchar(void);

• 功能：從指定流中讀取下一個字符（以 unsigned char 轉換為 int 返回）。
• 區別：
  • getchar() 等價於 getc(stdin)，總是從標準輸入讀取。
  • getc 可能被實現為宏，因此其參數不應有副作用；fgetc 保證是函數。
• 返回值：成功返回讀取的字符（0~255）；若流無可讀字符或發生錯誤，返回 EOF（通常為 -1）。
• 注意：必須用 int 類型接收返回值，以便區分有效字符與 EOF。

二、字符寫入函數

1. fputc、putc、putchar

int fputc(int c, FILE *stream);
int putc(int c, FILE *stream);
int putchar(int c);

• 功能：將字符 c（轉為 unsigned char）寫入指定流。
• 區別：
  • putchar(c) 等價於 putc(c, stdout)，總是寫到標準輸出。
  • putc 可能是宏，同樣避免參數副作用。
• 返回值：成功返回寫入的字符；失敗返回 EOF。

三、字符串讀取函數

1. fgets —— 推薦使用的安全讀行函數

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

• 讀取規則：從 stream 讀取字符至 buffer，直到發生以下任一條件停止：
  1. 讀到換行符 '\n'，並將其存入 buffer；
  2. 已讀取 size - 1 個字符（為結尾的空字符留出空間）。
• 結尾處理：無論哪種情況，都會在最後追加一個空字符 '\0'，構成合法 C 字符串。換行符若被讀到，會保留在字符串中（即 '\n' 之後才是 '\0'）。
• 返回值：成功返回 buffer 指針；若讀到文件末尾或出錯且未讀到任何字符，返回 NULL。
• 長度計算提示：strlen 統計的長度包含換行符，但不包含結尾的 '\0'。

2. gets —— 已棄用的危險函數

char *gets(char *buffer);

• 行為：從 stdin 讀取一行（直到 '\n' 或 EOF），但不存儲換行符，直接在末尾加 '\0'。
• 缺陷：不檢查緩衝區大小，極易導致緩衝區溢出，C11 標準已將其移除，嚴禁使用。

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

int puts(const char *buffer);