C語言實現 mini 版 cat 命令：標準輸入輸出與文件拷貝核心邏輯

Unix 哲學「一切皆文件」的極致體現：cat 將標準輸入或指定文件內容原樣輸出到標準輸出。本文給出極簡 C 實現（< 30 行），涵蓋參數解析、文件流操作、錯誤處理、EOF 判斷。

核心代碼

#include 
#include 

void file_copy(FILE *in, FILE *out) {
    int c;
    while ((c = getc(in)) != EOF)
        putc(c, out);
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    FILE *fp;
    char *prog = argv[0]; // 程序名，用於錯誤信息

    if (argc == 1) { // 無參數：stdin → stdout
        file_copy(stdin, stdout);
    } else {
        while (--argc > 0) {
            if ((fp = fopen(*++argv, "r")) == NULL) {
                fprintf(stderr, "%s: 無法打開 %s\n", prog, *argv);
                exit(1);
            }
            file_copy(fp, stdout);
            fclose(fp);
        }
    }

    if (ferror(stdout)) { // 輸出流錯誤檢查
        fprintf(stderr, "%s: 輸出錯誤\n", prog);
        exit(2);
    }
    exit(0);
}

關鍵點解析

1. getc/putc：單字符讀寫，自動處理緩衝，返回 int 以容納 EOF。
2. argv[0] 保存程序名，錯誤信息更友好。
3. --argc > 0 + *++argv：經典參數遍歷慣用法，跳過程序名依次取文件名。
4. ferror(stdout)：檢測輸出錯誤（如管道破裂、磁盤滿），非零則報錯退出。
5. exit(0/1/2)：區分退出碼，便於腳本判斷：0=成功，1=輸入錯誤，2=輸出錯誤。

編譯測試

gcc mini_cat.c -o mycat
echo "hello" | ./mycat           # 管道輸入
./mycat file1.txt file2.txt      # 多文件連接
./mycat < input.txt > output.txt # 重定向

擴展練習

• 添加 -n 選項顯示行號（需狀態機跟踪換行）。
• 添加 -b 非空行編號。
• 支持 - 表示 stdin（如 cat - file）。
• 二進制安全：Windows 下 fopen(..., "rb") 避免換行轉換。

總結

這個 mini cat 雖小，但完整演示了 C 語言標準 I/O 庫的核心用法：**流抽象、字符級拷貝、參數處理、錯誤碼規範**。是理解 Unix 文件系統接口與 C 運行庫交互的最佳入門程序。