C 語言文件操作（十二）：feof/rewind 判斷文件結束、非標準 I/O open/close 詳解

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前言

文件操作是持久化數據的關鍵。本文聚焦兩大主題：標準庫中**文件結束判斷**的正確姿勢（feof/rewind），以及 UNIX 遺產、**DOS 3.0+ 支援**的非標準底層 I/O 函數族（open/close/read/write 等），頭文件 io.h。

一、標準庫：文件結束與位置控制

1. `feof`：判斷文件結束的標準方式

int feof(FILE *stream);

返回非 0：文件位置指示器已到達 EOF。
返回 0：未到達。
必要性：二進制文件中 EOF (-1) 可能是合法數據位模式，單純檢查 fgetc() == EOF 會誤判。feof 區分「讀到 EOF 值」與「真正結束」。

標準讀取循環模式：

while (!feof(fp)) {
    int ch = fgetc(fp);
    if (feof(fp)) break;  // 雙重保險
    process(ch);
}

2. `rewind`：歸零文件位置指示器

int rewind(FILE *stream);

將位置指示器移至文件開頭（等價 fseek(fp, 0, SEEK_SET) 但清除錯誤標誌）。
成功返回 0，失敗返回非 0。
常用於「讀寫切換前歸零」、「多次讀取同一文件」。

二、非標準 I/O：底層文件描述符操作

源自 UNIX System V，io.h，DOS 3.0+ 支援。不經 FILE* 緩衝層，直接調用作業系統服務，適用於系統編程、高性能、特殊設備控制。

1. `open`：打開文件獲取描述符

int open(char *filename, int access);

返回 **文件描述符 (fd)**：非負整數，作為後續操作句柄。失敗返回 -1。
access = **基本模式** | **修飾符**（按位或 | 組合）。

2. access 參數完整對照表

類別	常數	含義
基本模式 (三選一)	`O_RDONLY`	只讀
	`O_WRONLY`	只寫
	`O_RDWR`	讀寫
修飾符 (可多選)	`O_APPEND`	每次寫入前定位至文件末尾
	`O_CREAT`	文件不存在則創建（屬性依基本模式）
	`O_TRUNC`	文件存在則截斷長度為 0（屬性不變）
	`O_BINARY`	二進制模式 (無轉換)
	`O_TEXT`	文本模式 (換行符轉換)

3. 組合範例

/* 讀寫二進制，不存在則創建，存在則截斷 */
int fd = open("data.bin", O_RDWR | O_BINARY | O_CREAT | O_TRUNC);

/* 只讀文本，追加寫入 */
int fd = open("log.txt", O_WRONLY | O_TEXT | O_APPEND);

4. `close`：關閉描述符

int close(int fd);

釋放 fd，刷新系統緩衝區。成功返回 0，失敗 -1。

三、非標準 I/O 核心函數族速覽

函數	原型	功能
`read`	`int read(int fd, void *buf, unsigned n)`	從 fd 讀最多 n 位元組到 buf，返回實際讀取位元組數
`write`	`int write(int fd, const void *buf, unsigned n)`	向 fd 寫 buf 前 n 位元組，返回實際寫入位元組數
`lseek`	`long lseek(int fd, long offset, int origin)`	移動 fd 位置指示器，origin: 0=SET, 1=CUR, 2=END
`tell`	`long tell(int fd)`	返回 fd 當前位置偏移量
`eof`	`int eof(int fd)`	檢查 fd 是否到達文件末尾

四、標準 vs 非標準選擇指南

維度	標準 I/O (`FILE*`)	非標準 I/O (fd)
可移植性	ANSI C / ISO C 保證	POSIX / UNIX / DOS 特定
緩衝	用戶態全缓冲/行緩衝/無緩衝	無用戶態緩衝，直達內核
格式化	`fprintf/fscanf` 豐富	無，僅原始位元組
錯誤處理	`ferror/feof/perror`	返回值 + `errno`
適用場景	應用層文本/二進制文件	系統編程、設備驅動、高吞吐、內存映射前置

五、實戰建議

應用層首選標準 I/O（fopen/fread/fwrite/fclose），可移植、功能豐富。
需精確控制文件位置、避免緩衝區拷貝、或操作設備文件時，使用非標準 I/O。
混用時注意：**同一文件勿同時用兩套 API**，緩衝區不一致導致數據錯亂。
現代跨平台代碼建議封裝抽象層，底層對接 open/read/write (POSIX) 或 CreateFile/ReadFile/WriteFile (Win32)。