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fprintf() 函数：C语言中的文件格式化输出利器

article 2025/3/17 11:13:22

在 C 语言的编程世界中，fprintf() 函数是处理文件输出的重要工具之一。它宛如一座桥梁，将程序内部的数据以格式化的方式写入文件，广泛应用于日志记录、数据存储、文件生成等场景，为程序的持久化数据处理提供了强大的支持。

一、基本功能与语法

fprintf() 函数的核心使命是将格式化后的数据写入指定的文件流。其语法如下：

int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);

其中，`stream` 是指向文件的指针，通过 `fopen()` 函数打开文件后获得。`format` 是格式控制字符串，用于指定输出数据的格式，后续的可变参数列表提供要输出的数据。

例如，以下代码将打开一个文件 "data.txt"，并向其中写入一行文本：

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file = fopen("data.txt", "w");
    if (file != NULL) {
        fprintf(file, "Hello, World!\n");
        fclose(file);
    }
    return 0;
}

这段代码首先通过 `fopen()` 打开或创建一个名为 "data.txt" 的文件，以写入模式（"w"）打开。然后使用 `fprintf()` 将字符串 "Hello, World!" 写入文件，最后通过 `fclose()` 关闭文件，确保数据正确写入并释放资源。

二、格式化符号详解

fprintf() 的强大功能在很大程度上源于其丰富多样的格式化符号，它们能够精准地控制不同类型数据的输出格式，与 printf() 函数的格式化符号类似。

1. 整数格式化

`%d` 或 `%i` 用于输出有符号十进制整数。例如，`fprintf(file, "%d", 100);` 将整数 100 写入文件。`%u` 用于输出无符号十进制整数，`%o` 用于输出无符号八进制数，`%x` 或 `%X` 用于输出无符号十六进制数。

2. 浮点数格式化

`%f` 用于输出浮点数，其默认显示 6 位小数。`%e` 或 `%E` 用于以科学计数法输出浮点数。

3. 字符与字符串格式化

`%c` 用于输出单个字符，`%s` 用于输出字符串。

4. 其他格式化符号

`%p` 用于输出指针变量的值，`%%` 用于输出百分号本身。

三、格式化输出的进阶技巧

1. 精度控制

在格式化符号前添加数字，可控制输出的宽度与精度。例如，`%10d` 表示输出的整数占 10 个字符宽度，若数字位数不足，则左端补空格；`%.2f` 表示浮点数输出保留两位小数。

2. 左对齐与填充

默认情况下，输出数据在指定宽度内右对齐。若在宽度前加负号，如 `%-10s`，则字符串在 10 个字符宽度内左对齐，右侧补空格。

四、实际应用场景

1. 日志记录

在软件开发过程中，日志记录是追踪程序运行状态、调试问题的重要手段。fprintf() 可用于将程序运行的关键信息、错误提示等写入日志文件，便于后续分析。

#include <stdio.h>
#include <time.h>

void write_log(const char *message) {
    FILE *log_file = fopen("app.log", "a"); // 以追加模式打开日志文件
    if (log_file != NULL) {
        time_t now = time(NULL);
        char *time_str = ctime(&now);
        // 去除换行符
        if (time_str != NULL && time_str[strlen(time_str) - 1] == '\n') {
            time_str[strlen(time_str) - 1] = '\0';
        }
        fprintf(log_file, "[%s] %s\n", time_str, message);
        fclose(log_file);
    }
}

int main() {
    write_log("Application started");
    // 模拟一些操作
    write_log("User logged in");
    return 0;
}

这段代码定义了一个 `write_log` 函数，使用 fprintf() 将带时间戳的日志信息写入 "app.log" 文件。每次写入时，以追加模式打开文件，确保新的日志条目添加到文件末尾。

2. 数据存储

在需要将程序生成的数据持久化存储时，fprintf() 是一个理想的选择。例如，将用户输入的数据、计算结果等保存到文件中，以便后续读取和分析。

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *data_file = fopen("users.csv", "w");
    if (data_file != NULL) {
        // 写入表头
        fprintf(data_file, "ID,Name,Age,Email\n");
        // 写入用户数据
        fprintf(data_file, "1,John Doe,30,john.doe@example.com\n");
        fprintf(data_file, "2,Jane Smith,25,jane.smith@example.com\n");
        fclose(data_file);
    }
    return 0;
}

这段代码将用户数据以 CSV（逗号分隔值）格式写入 "users.csv" 文件，方便后续在电子表格软件或其他程序中进行数据分析。

五、使用注意事项

1. 文件打开模式

使用 fprintf() 写入文件时，需注意文件的打开模式。常见的模式有：

- `"w"`：写入模式，若文件存在则清空其内容，从头开始写入；若文件不存在则创建新文件。
- `"a"`：追加模式，在文件末尾添加内容，保留原有内容。
- `"w+"`：读写模式，若文件存在则清空其内容；若文件不存在则创建新文件。
- `"a+"`：读写模式，在文件末尾添加内容，保留原有内容。

选择合适的打开模式，确保文件操作符合预期。

2. 错误处理

在文件操作过程中，可能出现文件打开失败、写入失败等错误情况。因此，使用 fprintf() 后，应检查文件是否成功打开，以及写入操作是否成功。

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file = fopen("data.txt", "w");
    if (file == NULL) {
        perror("Failed to open file");
        return 1;
    }
    int result = fprintf(file, "Hello, World!\n");
    if (result < 0) {
        perror("Failed to write to file");
        fclose(file);
        return 1;
    }
    fclose(file);
    return 0;
}

这段代码在打开文件和写入文件后，分别检查了操作是否成功，若失败则通过 `perror()` 输出错误信息，便于调试和问题定位。