面试题：C语言fopen和fclose异常处理与资源管理

Question

假设在一个复杂的C程序中有多个地方需要使用文件操作，频繁调用fopen和fclose。请设计一个函数，实现安全的文件打开和关闭操作，确保即便在程序出现异常（如内存分配失败等情况）时，文件资源也能正确释放，并且要处理不同操作系统下可能的文件打开错误，说明如何进行跨平台的错误处理。

Answer 1

以下是实现安全文件打开和关闭操作的C代码示例，以及跨平台错误处理的说明：

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

// 跨平台获取错误信息字符串
const char* get_error_message() {
#ifdef _WIN32
    return strerror_s(errno);
#else
    return strerror(errno);
#endif
}

// 安全的文件打开和关闭函数
FILE* safe_file_operation(const char* filename, const char* mode) {
    FILE* file = fopen(filename, mode);
    if (file == NULL) {
        // 处理文件打开错误
        const char* error_msg = get_error_message();
        fprintf(stderr, "Error opening file %s: %s\n", filename, error_msg);
        // 这里可以添加更多的异常处理逻辑，比如记录日志等
        return NULL;
    }
    // 注册文件关闭函数，确保程序异常时文件能正确关闭
    atexit([&file]() {
        if (file != NULL) {
            fclose(file);
        }
    });
    return file;
}

跨平台错误处理说明

1. 错误获取：在Windows下使用strerror_s获取错误信息，在非Windows系统下使用strerror。
2. 通用错误处理：无论在哪个平台，当fopen失败时，errno会被设置为相应的错误码。通过上述get_error_message函数获取错误信息字符串，并输出到标准错误流进行错误提示。
3. 文件关闭处理：使用atexit函数注册一个函数，当程序正常退出或异常终止时，该函数会被调用，确保打开的文件被正确关闭。这样即使在程序出现异常（如内存分配失败等情况）时，文件资源也能正确释放。