在 C 語言中使用檔案重定向

若要在命令列將 C 程式的輸入或輸出重新導向，請使用 Shell 運算子 <、> 和 >>。Shell 會將程式的標準串流連接到檔案；C 程式碼則可以用 fopen 開啟具名檔案，或用 freopen 更換標準串流。這些都是處理資料的方式，但彼此執行的操作不同。

認識 C 語言中的檔案重新導向

C 程序啟動時會有三個標準串流：stdin 用於輸入、stdout 用於一般輸出，而 stderr 用於診斷訊息。Shell 通常會將它們連接到終端機。啟動程式時，重新導向會改變這些連接方式，因此程式仍可呼叫 fgets、printf 或 fprintf(stderr, ...)，無須知道串流連接的是終端機還是檔案。

相較之下，fopen 會傳回另一個 FILE *，讓程式碼直接讀取或寫入該檔案。若程式必須在多個檔案中選擇、同時處理多個檔案，或控制檔案的使用期間，就適合使用它。若要讓呼叫者決定這次執行的輸入或輸出目的地，則適合使用 Shell 重新導向。

使用 > 和 » 重新導向程式輸出

以下小程式會將一行文字寫入 stdout：

執行此範例：

本節中的程式碼以及顯示的標籤或輸出仍為英文。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    puts("Report complete");
    return 0;
}

程式會將該行文字寫入 stdout。這個範例沒有附上執行時的輸出紀錄；程式碼及其中顯示的文字維持英文。將程式編譯為 report 後，執行 ./report > report.txt 可建立或取代 report.txt。若要改為附加內容，請使用 ./report >> report.txt。> 會在程式啟動前截斷既有的目的檔案；>> 則會從檔案末尾寫入。Shell 語法與可用的編譯器命令會因平台而異。

重新導向目的地的開啟工作由 Shell 負責。若開啟失敗，Shell 會回報問題，通常也不會啟動程式。由於目的檔案不是由程式自行開啟，程式無法將此情況當成 fopen 失敗來偵測。若要將診斷訊息另存到不同檔案，請使用 ./report > report.txt 2> errors.txt；2> 會重新導向慣例上用於 stderr 的檔案描述符。

使用 < 重新導向程式輸入

當輸入來源應由呼叫者決定時，請從 stdin 讀取。以下程式會逐行讀取，直到重新導向的檔案到達檔案結尾：

本節中的程式碼以及顯示的標籤或輸出仍為英文。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char line[128];

    while (fgets(line, sizeof line, stdin) != NULL) {
        if (fputs(line, stdout) == EOF) {
            perror("writing stdout");
            return 1;
        }
    }

    if (ferror(stdin)) {
        perror("reading stdin");
        return 1;
    }
    return 0;
}

將程式編譯為 copy-input，接著執行 ./copy-input < input.txt。fgets 最多讀取比緩衝區容量少一個字元的內容，並加入結尾的空字元；若讀到換行字元，也會保留它。因此，較長的一行可能會分成多段回傳。迴圈結束後請檢查 ferror，以區分讀取失敗與正常到達檔案結尾。範例的行為依照所示的 C 串流操作；此處未提供觀察到的輸出。程式碼及其中顯示的文字維持英文。

在 C 程式中重新導向標準串流

若目的地必須由程式自行決定，可以用 freopen 重新開啟標準串流。它會接收路徑、"w" 或 "a" 之類的模式，以及要重新開啟的串流。例如，freopen("run.log", "a", stdout) 會讓後續的標準輸出附加到 run.log。寫入前請檢查其回傳值：重新開啟失敗時會傳回 NULL。這會變更程序的串流；fopen 則會提供另一個串流，而不會影響 stdout。

若重新導向是程式本身行為的一部分，就適合使用這種方式。若應由呼叫者決定目的地，請保持 stdout 不變，改用 > 或 >>。freopen 是標準 C 函式，但重新開啟失敗後的串流狀態細節可能因實作而異；請妥善處理 NULL，不要在重新導向未成功時仍假設它已成功。

處理錯誤並選擇合適的方法

請檢查每個可能失敗的操作。使用回傳的串流前，先檢查 fopen 和 freopen；檢查 fprintf 或 fputs 等輸出函式是否失敗；若必須確認緩衝的輸出已寫入檔案，也要檢查 fclose。在輸入迴圈中，fgets 傳回 NULL 可能表示已到檔案結尾，也可能是讀取錯誤；請檢查 ferror 來區分兩者。若目前的 errno 對應到某項失敗，perror 可以回報作業系統提供的訊息。

不要根據檔案回報的位元組長度來決定一行資料的緩衝區大小：輸入可能來自管線或終端機，而一行也可能比選定的緩衝區更長。若可以接受分段處理，使用固定大小的緩衝區並重複呼叫 fgets 即可。若要讀取長度不受限的邏輯行，可隨著資料分段到達逐步擴大緩衝區，同時檢查配置失敗與算術範圍限制；也可以使用平台專屬的逐行讀取功能，並清楚說明其可攜性限制。

使用 Shell 重新導向來連接這次執行的標準串流；使用 fopen 在 C 中管理額外檔案；若程式需要自行取代標準串流，則使用 freopen。一般輸出重新導向時，請將診斷訊息留在 stderr，並在執行該操作的層級檢查失敗。