如何获取无输出、无异常且可移植的C语言FILE*指针？

针对你的需求——保留输出代码路径以避免GCC优化计算逻辑、完全消除文件IO开销、兼容fputc/putc/printf三类输出函数，以下是几种可行方案：

方案1：内存缓冲区模拟（轻量且兼容性好） #

利用标准库的fmemopen（POSIX兼容，Linux/macOS/BSD均支持，Windows可替换为_memstream）创建一个指向极小内存缓冲区的FILE*，所有输出会写入内存但不会触发磁盘IO，且缓冲区满时会自动丢弃内容：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    FILE *null_fp;
    // 用1字节缓冲区，仅用于占位，不保留输出内容
    char dummy_buf[1];
    null_fp = fmemopen(dummy_buf, sizeof(dummy_buf), "w");
    
    // 兼容性降级：若fmemopen不可用， fallback到系统空设备
    if (!null_fp) {
#ifdef _WIN32
        null_fp = fopen("NUL", "w");
#else
        null_fp = fopen("/dev/null", "w");
#endif
    }

    // 替换原有逻辑
    FILE *fn;
    if (<-o option exists>) {
        fn = fopen(file_name, "w");
    } else {
        fn = null_fp;
    }

    // 原有输出代码完全无需修改
    fprintf(fn, "计算结果：%d", some_calculation());
    fputc('a', fn);
    putc('b', fn);

    fclose(fn);
    return 0;
}

方案2：自定义FILE操作钩子（完全无IO） #

如果需要彻底避免任何内存/设备IO，可以利用平台扩展接口创建一个完全虚设的FILE*，让所有输出操作直接返回成功但不做任何实际工作：

GNU/Linux环境（fopencookie） #

#include <stdio.h>

// 自定义写操作：直接返回写入长度，模拟成功写入
ssize_t null_write(void *cookie, const char *buf, size_t size) {
    return size;
}

// 自定义关闭操作：直接返回成功
int null_close(void *cookie) {
    return 0;
}

int main() {
    cookie_io_functions_t io_funcs = {
        .read = NULL,
        .write = null_write,
        .seek = NULL,
        .close = null_close
    };

    FILE *null_fp = fopencookie(NULL, "w", io_funcs);
    // 兼容性降级
    if (!null_fp) {
        null_fp = fopen("/dev/null", "w");
    }

    // 后续逻辑同方案1
    FILE *fn;
    if (<-o option exists>) {
        fn = fopen(file_name, "w");
    } else {
        fn = null_fp;
    }

    // 原有输出代码无需修改
    fputc('x', fn);
    printf("结果：%s", calculation_result());

    fclose(fn);
    return 0;
}

Windows环境（CreateFile+_open_osfhandle） #

Windows下可通过系统API创建指向NUL设备的句柄，再包装为FILE*，本质和/dev/null类似但开销极低：

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
#include <fcntl.h>
#include <io.h>

int main() {
    HANDLE nul_handle = CreateFile("NUL", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);
    int fd = _open_osfhandle((long)nul_handle, _O_WRONLY);
    FILE *null_fp = _fdopen(fd, "w");

    // 后续逻辑同方案1
    FILE *fn;
    if (<-o option exists>) {
        fn = fopen(file_name, "w");
    } else {
        fn = null_fp;
    }

    // 原有输出代码无需修改
    putc('y', fn);
    fprintf(fn, "计算值：%f", complex_calculation());

    fclose(fn);
    return 0;
}

方案3：编译宏批量替换（最小代码改动） #

如果不想修改核心逻辑代码，可以通过编译宏替换输出函数，确保计算逻辑被执行但不触发IO：

// 在代码开头添加宏定义（或编译时加-DNO_OUTPUT）
#ifdef NO_OUTPUT
// 保留参数计算，跳过实际输出
#define fprintf(fp, ...) do { if (fp) { (void)__VA_ARGS__; } } while(0)
#define fputc(c, fp) do { if (fp) { (void)c; } } while(0)
#define putc(c, fp) do { if (fp) { (void)c; } } while(0)
#endif

// 原有代码完全无需修改
int main() {
    FILE *fn;
    if (<-o option exists>) {
        fn = fopen(file_name, "w");
    } else {
        fn = stdout;
    }

    fprintf(fn, "计算结果：%d", some_calculation());
    fputc('a', fn);
    putc('b', fn);

    fclose(fn);
    return 0;
}

编译时添加-DNO_OUTPUT即可启用无输出模式，宏会确保some_calculation()等逻辑被执行，但不会调用实际输出函数。

关键注意点 #

• 所有方案都会保留输出函数的参数计算，避免GCC优化掉核心计算逻辑；
• 优先选择方案1或方案2，宏替换方案需注意参数副作用（比如参数中的函数调用仍会执行，这正好符合需求）；
• 若追求极致可移植性，建议在代码中加入兼容性判断，优先使用高效方案，失败则fallback到系统空设备。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者jkang