标准IO

文件IO

概念

使用库函数实现，将内核提供的IO函数接口进行了再次封装，因为有缓冲区，所以效率比文件IO高

对文件进行操作，使用的是文件指针来进行

标准IO = 文件IO + 缓冲区

使用系统调用，内核提供的函数，每次进行IO操作，进程都会从用户空间向内核空间进行一次切换

文件IO直接进行系统调用，用文件描述符进行对文件操作

文件标识

FILE结构体

• FILE结构体时stdio.h头文件中已经定义的一个关于文件操作的结构体类型
• 后期关于标准IO的文件相关的操作，只需基于该结构体对象即可
• 使用fopen函数成功打开一个文件后，就会返回该文件对应的FILE类型的地址
• FILE结构体的原型

struct _IO_FILE { char* _IO_buf_base; char* _IO_buf_end; int _fileno; } typedef struct _IO_FILE FILE;

• 特殊的文件指针: 当运行一个进程时，系统自动打开三个文件FILE指针，表示用于对终端文件的操作

• • stdin:标准输入流指针
  • stdout：标准输出流指针
  • stderr：标准错误流指针

文件描述符

• 对于标准IO，对文件进行操作，使用的是文件指针来进行，其中文件指针结构体中，除了包含缓冲区的相关信息外，还提供一个整数用于进行系统调用，这个整数就是文件描述符
• 对于文件IO而言，由于直接进行系统调用，所以，依赖的就是文件描述符进行对文件操作
• 所谓文件描述符，是使用open函数后，打开的一个用于对指定文件进行操作的一个整数
• 一个进程中文件描述符的个数是有限的，默认为1024个[0--1023],可以通过ulimit -a查看
• 文件描述符的使用原则：最小未分配原则
• 当一个进程启动后，系统会默认打开三个文件描述符
  • 0:stdin->_fileno -->标准输入文件描述符
  • 1:stdout->_fileno -->标准输出文件描述符
  • 2:stderr->_fileno -->标准出错文件描述符

打开文件

fopen

#include

FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);

• 功能：以指定的形式打开一个指定的文件，并返回该文件的文件地址
• 参数1：要打开的文件路径，是一个字符串
• 参数2：文件的打开模式，也是一个字符串，必须以以下字母开头
  • r, r+, w, w+, a, a+
• 返回值：成功返回打开文件的文件指针，失败返回NULL，并置位错误码

open

#include

#include

#include

int open(const char *pathname, int flags);

int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

• 功能：打开或创建一个指定的文件
• 参数1：要打开的文件路径
• 参数2：打开标志
  • 以下三个模式中必须选择一个：
    • O_RDONLY（只读）
    • O_WRONLY（只写）
    • O_RDWR（读写）.
  • 下面常用的打开标志
    • O_CREAT:创建，如果第二个参数中有该值，则第三个参数必须要写，如果没有，则第三个参数可以省略
    • O_TRUNC:清空文件内容
    • O_APPEND:追加形式打开
    • O_EXCL:确保创建一个新文件，如果文件已经存在，则open函数报错，错误码为EEXIST
    • O_NONBLOCK：以非阻塞的形式打开文件
    • 多个标识位使用位或隔开：

关闭文件

fclose

#include

int fclose(FILE *stream);

• 功能：关闭指定的文件，关闭前刷新该文件指针对应的缓冲区，并关闭底层的文件描述符
• 参数：文件指针，使用fopen函数返回的文件指针
• 返回值：成功返回0，失败返回EOF(-1), 并置位错误码

close

#include

int close(int fd);

• 功能：释放一个文件描述符关联的文件，后期可以用于别的文件
• 参数：要释放的文件描述符
• 返回值：成功返回0，失败返回-1并置位错误码

单字符输入

fgetc

#include

int fputc(int c, FILE *stream);

• 功能：将给定的字符，写入指定的文件中
• 参数1：要输出的字符
• 参数2：指定的文件指针
• 返回值：成功返回写入的字符的unsigned char数据，失败返回EOF

单字符输出

fputc

#include

int fputc(int c, FILE *stream);

• 功能：将给定的字符，写入指定的文件中
• 参数1：要输出的字符
• 参数2：指定的文件指针
• 返回值：成功返回写入的字符的unsigned char数据，失败返回EOF

字符串读

fgets

#include

char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);

• 功能：从指定的文件中读取最多size-1个字符，到s字符数组中
• 参数1：字符串容器
• 参数2：读取的大小，最多读取size-1个字符，字符串的最后会加上一个结束标志'\0'
• 参数3：文件指针
• 返回值：成功返回读取的字符串起始地址，失败返回NULL
• 注意：在读取数据时，如果遇到'\n'会结束一次读取，并且将'\n'也放入字符串中，后面加个'\0'

字符串写

fputs

#include

int fputs(const char *s, FILE *stream);

• 功能：将指定的字符串写入到指定的文件中去
• 参数1：要写入的字符串起始地址
• 参数2：要写入的文件指针
• 返回值：成功返回输出的字符个数，失败返回EOF

格式化读

fscanf

int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);

功能：从文件中按给定的格式读取一些数据

• 参数1：文件指针
• 参数2：格式串
• 参数3：不定参数，个数根据参数2中的格式控制符而定
• 返回值：成功返回读取数据的项数，参数2中格式控制符的个数，失败返回小于参数2中格式控制符的个数

格式化写

fprintf

int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);

• 功能：向文件中输出一个格式串
• 参数1：文件指针
• 参数2：格式串
• 参数3：不定参数，个数根据参数2中的格式控制符而定
• 返回值：成功返回输出的字符个数，失败返回一个负数

模块化读

fread

#include

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

• 功能：从文件中读取nmemb项数据，每一项大小为size，将数据放入ptr指向的起始地址中
• 参数1：读取数据的容器起始地址
• 参数2：每一项的大小
• 参数3：总的项数
• 参数4：文件指针
• 返回值：成功返回写入的项数，失败返回一个小于项数的值
• 注意：fread是不区分文件结束或者文件读取错误的，需要使用feof和ferror来进行区分

read

#include

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

• 功能：向指定文件中写入数据，起始地址为buf，一共写入count给字节
• 参数1：要写入文件的文件描述符
• 参数2：要写入数据的起始地址
• 参数3：写入数据的大小
• 返回值：成功返回读取字符的个数，失败返回-1并置位错误码

模块化写

fwrite

size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

• 功能：将ptr指向的内容，写入到文件中去
• 参数1：要写入内容的起始地址，void*表示能够写入任意类型的数据
• 参数2：每一项的大小
• 参数3：总项数
• 参数4：文件指针
• 返回值：成功返回写入的项数，失败返回一个小于项数的值

write

#include

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

• 功能：向指定的文件中写入数据，起始地址为buf，一共写入count个字节
• 参数1：要写入文件的文件描述符
• 参数2：要写入数据的起始地址
• 参数3：写入数据的大小
• 返回值：成功返回写入数据的个数，失败返回-1并置位错误码

光标控制

fseek

#include

int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);

• 功能：移动光标的位置
• 参数1：要移动光标的文件指针
• 参数2：偏移量
• >0:向后偏移
• =0:不偏移
• 参数3：偏移起始位置
  • SEEK_SET:文件开头位置
  • SEEK_CUR:光标当前位置
  • SEEK_END:文件结尾位置
• 返回值：成功返回0，失败返回-1并置位错误码

lseek

#include

#include

off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

• 功能：将文件描述符对应的文件光标进行偏移
• 参数1：文件描述符
• 参数2：偏移量，以字节为单位
  • >0:向后偏移
  • =0:不偏移
• 参数3：起始位置
  • SEEK_SET：从文件开头
  • SEEK_CUR:文件当前位置
  • SEEK_END:文件结尾位置
• 返回值：成功返回光标现在所在位置，失败返回-1并置位错误码 (等价于：fseek+ftell)

光标控制

ftell

long ftell(FILE *stream);

功能：返回光标现在所在位置到开头的总字节数

参数：文件指针

返回值：当前文件指针的光标到开头位置的字节总数

eg:

fseek(fp, 0, SEEK_END); //定位在结尾

ftell(fp); //返回的结果就是文件的大小

光标控制

rewind

void rewind(FILE *stream);

• 功能：将光标重新定位在开头，等价于fseek(fp, 0, SEEK_SET);
• 参数：文件指针
• 返回值：无