fscanf函数如何正确读取文件数据？

什么是 fscanf？

fscanf 是 C 标准库中的一个函数，全称为 "file scan formatted"，它的作用是从一个文件中按照指定的格式读取（扫描）数据,并将这些数据存储到程序提供的变量中。

你可以把它理解为 scanf 函数的文件版本。scanf 从标准输入（通常是键盘）读取数据，而 fscanf 从一个文件指针（FILE*）指向的文件中读取数据。

函数原型

#include <stdio.h>
int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);

参数解析：

1. stream: FILE* 类型的指针，指向你要读取的文件，这个指针通常是由 fopen() 函数打开文件后返回的。
2. format: 一个字符串，包含了格式说明符，用来告诉 fscanf 如何解释文件中的数据，这与 printf 和 scanf 中的格式字符串类似。
3. (省略号) 表示可变参数列表，你需要提供与 format 字符串中格式说明符数量和类型相匹配的变量的地址。

返回值：

• 成功时，fscanf 返回成功匹配并赋值的字段的数量,这个数量不包括被跳过的空白字符。
• 如果在读取任何数据之前就到达了文件末尾，则返回 EOF (End of File)。
• 如果发生读取错误（文件损坏），也返回 EOF。
• 如果在匹配过程中发生错误（期望一个数字但遇到了字母）,则返回已成功赋值的字段的数量。

格式说明符

fscanf 的强大之处在于其格式化能力,常用的格式说明符如下：

基本用法示例

示例 1：读取整数

假设我们有一个名为 numbers.txt 的文件,内容如下：

10
20
30
40

代码：

#include <stdio.h>
int main() {
    FILE *fp;
    int num1, num2, num3, num4;
    // 以只读模式打开文件
    fp = fopen("numbers.txt", "r");
    if (fp == NULL) {
        perror("无法打开文件");
        return 1;
    }
    // 从文件中读取4个整数
    int count = fscanf(fp, "%d %d %d %d", &num1, &num2, &num3, &num4);
    if (count == 4) {
        printf("成功读取了 %d 个整数，\n", count);
        printf("num1 = %d, num2 = %d, num3 = %d, num4 = %d\n", num1, num2, num3, num4);
    } else {
        printf("读取失败或文件内容不匹配，成功读取了 %d 个整数，\n", count);
    }
    // 关闭文件
    fclose(fp);
    return 0;
}

输出：

成功读取了 4 个整数。
num1 = 10, num2 = 20, num3 = 30, num4 = 40

示例 2：读取混合数据（字符串和浮点数）

假设我们有一个名为 data.txt 的文件,内容如下：

Alice 95.5
Bob 88.0
Charlie 76.5

代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h> // 为了使用 strlen
int main() {
    FILE *fp;
    char name[50];
    double score;
    fp = fopen("data.txt", "r");
    if (fp == NULL) {
        perror("无法打开文件");
        return 1;
    }
    printf("正在读取学生数据...\n");
    // 循环读取，直到文件末尾
    // fscanf 返回成功读取的字段数，对于 "name score" 这个格式，成功应该是2
    while (fscanf(fp, "%s %lf", name, &score) == 2) {
        printf("姓名: %-10s 分数: %.2f\n", name, score);
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

输出：

正在读取学生数据...
姓名: Alice      分数: 95.50
姓名: Bob        分数: 88.00
姓名: Charlie    分数: 76.50

示例 3：处理文件末尾

使用 feof() 函数可以更准确地判断是否到达文件末尾。

#include <stdio.h>
int main() {
    FILE *fp;
    int number;
    fp = fopen("numbers.txt", "r");
    if (fp == NULL) {
        perror("无法打开文件");
        return 1;
    }
    printf("开始读取文件内容...\n");
    while (1) {
        int items_read = fscanf(fp, "%d", &number);
        if (items_read == EOF) {
            // 检查是否是因为到达文件末尾而退出
            if (feof(fp)) {
                printf("\n已到达文件末尾，\n");
            } else {
                // 或者是因为发生错误
                printf("\n读取文件时发生错误，\n");
            }
            break; // 退出循环
        } else if (items_read == 1) {
            // 成功读取一个整数
            printf("读取到数字: %d\n", number);
        } else {
            // 格式不匹配等意外情况
            printf("格式不匹配，停止读取，\n");
            break;
        }
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

重要注意事项和最佳实践

1. 检查 fopen 的返回值：在尝试使用 FILE* 指针之前，必须检查它是否为 NULL，如果文件打开失败（文件不存在或没有权限），后续的 fscanf 操作会导致未定义行为（通常是程序崩溃）。

2. double 必须用 %lf：这是最常见的错误，在 scanf 和 fscanf 中，读取 double 类型变量时，格式说明符必须是 %lf，如果你写成 %f，行为是未定义的,几乎肯定会导致数据读取错误。

3. 处理返回值：不要假设 fscanf 总是能成功读取你期望的数据，总是检查它的返回值，以确定实际读取了多少个字段,这对于健壮的程序至关重要。

4. 关闭文件：使用完文件后，务必调用 fclose(fp) 来关闭文件，这会释放系统资源，并将缓冲区中的数据写入磁盘（如果是以写模式打开），如果程序异常退出,没有关闭的文件可能会导致数据丢失。

5. %s 的陷阱：%s 遇到空白字符就会停止，并且它不会在读取的字符串末尾自动添加 '\0'。fscanf 会为你做这件事，因为它会根据读取的字符数量来填充字符数组，如果你用一个固定大小的数组去读取一个可能很长的字符串，有缓冲区溢出的风险，使用 fgets 通常比 fscanf 来读取一行字符串更安全。

6. %c 会读取空白字符：与 %s 不同，%c 会读取文件中的每一个字符，包括空格、制表符和换行符，如果你想在 fscanf 中跳过这些空白字符，可以在 %c 前面加一个空格，fscanf(fp, " %c", &c)，这个空格会告诉 fscanf 先跳过所有连续的空白字符,然后再读取一个非空白字符。

fscanf vs. fgets + sscanf

在读取结构化文本文件时，一个更常用、更稳健的模式是：

1. 使用 fgets 一次读取一行文本到一个字符串缓冲区中。
2. 使用 sscanf (从字符串扫描) 从这个缓冲区中解析出所需的数据。

为什么这样做更好？

• 健壮性：fgets 读取一行，可以处理每行长度不一致的情况，而 fscanf 如果某行格式不对，可能会“卡住”在那一行,影响后续所有行的读取。
• 可控性：你可以先检查整行内容，再用 sscanf 解析,逻辑更清晰。

示例： 读取 data.txt

#include <stdio.h>
int main() {
    FILE *fp;
    char line[100]; // 缓冲区，用于存放一行文本
    char name[50];
    double score;
    fp = fopen("data.txt", "r");
    if (fp == NULL) {
        perror("无法打开文件");
        return 1;
    }
    while (fgets(line, sizeof(line), fp) != NULL) {
        // 尝试从字符串 line 中解析数据
        if (sscanf(line, "%s %lf", name, &score) == 2) {
            printf("姓名: %-10s 分数: %.2f\n", name, score);
        }
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

这个版本和前面的 fscanf 版本功能相同,但通常被认为更易于维护和调试。

fscanf 是一个强大的工具，用于从文件中按格式读取数据,掌握它的关键在于：

• 正确使用：始终检查 fopen 返回值和 fscanf 的返回值。
• 理解格式：特别是 %lf 用于 double。
• 知道替代方案：对于复杂的文本解析，fgets + sscanf 往往是更可靠的选择。

希望这份详细的讲解能帮助你完全掌握 fscanf 的用法！