C语言中scanf/fopen安全读取文本文件至数组的问题排查

问题描述 #

输入为：5 1 2 3 4 5 6，期望输出为：10 2 4 6 8 10 12。需要读取未知数量的输入数字并存入数组arr中，编写的代码出现无限循环，询问原因及读取逻辑是否正确。代码如下：

#define  MAX  100

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

int main() {
    // ....................read data........................
    FILE* inp = fopen("input.txt", "r");
    FILE* out = fopen("output.txt", "w");
    if (inp == NULL) {
        fprintf(stderr, "Unable to reopen stdin.
");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    if (out == NULL) {
        fclose(inp);
        fprintf(stderr, "Unable to reopen stdout.
");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    int a, n = MAX, i = 0;
    //int* arr = malloc(sizeof * arr * length);
    int* arr = calloc(n, sizeof * arr);
    for (;;) {
        if (fscanf(inp,"%d", &a) != 1) {
            fprintf(stderr, "Failed to read an int.
");
            break;
        }
        else {
            arr[i] = a;
            fprintf(stdout, "%d ", arr[i] * 2);
            i++;
        }
    }

    // ....................close - free........................
    free(arr);
    fclose(inp);
    fclose(out);
    
    return 0;
}

无限循环原因 #

当fscanf(inp, "%d", &a)读取失败时（比如遇到非数字字符、文件结束符，或者输入格式不匹配），无效的输入内容会留在输入缓冲区中。下一次循环时，fscanf会再次尝试读取这个无效内容，依然失败，导致循环无法终止，进入无限循环。

另外，原代码中错误提示字符串的换行符写法错误（"Unable to reopen stdin. "），应该改为"Unable to reopen stdin.\n"，否则会导致编译警告或输出异常。

读取逻辑的问题 #

• 数组越界风险：用固定大小MAX=100的数组存储输入，但需求是读取未知数量的数字。如果输入数字超过100个，i会超过数组长度，触发未定义行为（比如程序崩溃）。
• 输出目标错误：代码中打开了output.txt文件，但实际输出是写到stdout（控制台），没有写入目标文件，不符合需求。
• 缺乏动态扩容：固定数组大小无法满足“未知数量输入”的需求，需要动态调整数组容量。

修正后的代码 #

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

#define INIT_CAPACITY 10  // 初始数组容量，可根据需求调整

int main() {
    // 打开输入输出文件
    FILE* inp = fopen("input.txt", "r");
    FILE* out = fopen("output.txt", "w");
    if (inp == NULL) {
        fprintf(stderr, "无法打开输入文件 input.txt\n");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    if (out == NULL) {
        fclose(inp);
        fprintf(stderr, "无法打开输出文件 output.txt\n");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    int* arr = malloc(INIT_CAPACITY * sizeof(int));
    if (arr == NULL) {
        fprintf(stderr, "内存分配失败\n");
        fclose(inp);
        fclose(out);
        return EXIT_FAILURE;
    }

    int a, count = 0;
    size_t capacity = INIT_CAPACITY;

    for (;;) {
        int ret = fscanf(inp, "%d", &a);
        if (ret == 1) {
            // 检查数组容量，不足则扩容
            if (count >= capacity) {
                size_t new_capacity = capacity * 2;
                int* temp = realloc(arr, new_capacity * sizeof(int));
                if (temp == NULL) {
                    fprintf(stderr, "数组扩容失败\n");
                    free(arr);
                    fclose(inp);
                    fclose(out);
                    return EXIT_FAILURE;
                }
                arr = temp;
                capacity = new_capacity;
            }
            arr[count] = a;
            fprintf(out, "%d ", arr[count] * 2);
            count++;
        } else if (ret == EOF) {
            // 文件读取完毕，正常退出循环
            break;
        } else {
            // 读取到无效输入，清理缓冲区
            fprintf(stderr, "读取整数失败，跳过无效字符\n");
            int c;
            while ((c = fgetc(inp)) != EOF && c != '\n') {
                // 跳过当前行的无效字符
            }
            // 如果是文件结束，退出循环
            if (c == EOF) break;
        }
    }

    // 释放资源
    free(arr);
    fclose(inp);
    fclose(out);
    
    return 0;
}

修正说明 #

1. 处理输入失败的情况：当fscanf返回非1且非EOF时，用fgetc跳过当前行的无效字符，避免无限循环。
2. 动态数组扩容：初始设置较小的数组容量，当元素数量超过容量时，用realloc将容量翻倍，满足未知数量输入的需求。
3. 修正输出目标：将输出从stdout改为写入output.txt文件。
4. 完善错误处理：增加内存分配、扩容的失败检查，确保代码健壮性。
5. 修正字符串换行符：统一使用\n作为换行符，避免编译和输出异常。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者v_head