实用指南：LV.5 文件IO

1 标准IO介绍及缓冲区

1.1 标准IO介绍

• Linux IO进程课程目的：学习编写linux应用程序（APP）
• Linux文件的种类 :
  常规文件
  目录文件
  字符文件
  块文件
  链接文件（相当于windows快捷方式）
• IO的概念
  I input 输入设备 比如键盘鼠标都是Input设备
  O output 输出设备 比如显示器
  优盘，网口，既是输入也是输出

1.1.1文件基础

概念：
一组相关数据的有序集合

文件类型：

• 常规文件 r
• 目录文件 d
• 字符设备文件 c
• 块设备文件 b ：U盘 flash块存储
• 管道文件 p
• 套接字文件 s
• 符号链接文件 l

1.1.2 系统调用和库函数

• 系统调用就是操作系统提供的接口函数.
• 如果我们把系统调用封装成库函数就可以起到隔离的作用，提供程序的可移植性。
• printf就是库函数然后调用了系统调用才在显示器上显示字符。
  

1.1.3 标准I/O

标准I/O由ANSI C标准定义

主流操作系统上都实现了C库

标准I/O通过缓冲机制减少系统调用，实现更高的效率

1.1.3.1 标准I/O-流

FILE
标准IO用一个结构体类型来存放打开的文件的相关信息
标准I/O的所有操作都是围绕FILE来进行

流（stream）
FILE又被称为流(stream)
文本流/二进制流

1.1.3.2 标准I/O-文本流、二进制流

Windows

二进制流： 换行符 ‘\n’

文本流： 换行符 ‘\r’ ‘\n’

Linux

换行符 ‘\n’

1.1.3.3 标准I/O – 流的缓冲类型

全缓冲
当流的缓冲区无数据或无空间时才执行实际I/O操作
行缓冲
当在输入和输出中遇到换行符(‘\n’)时，进行I/O操作
当流和一个终端关联时，典型的行缓冲
无缓冲
数据直接写入文件，流不进行缓冲

1.1.3.4 三种标准IO

1.1.4 总结

1. 流的缓冲类型
2. stdin / stdout / stderr
3. stdin/stdout 默认是行缓冲
4. stderr没有缓冲
5. 写代码显示缓冲区大小

1.2 缓冲区实验

buff.c 代码
程序正常结束会刷新缓冲区。

• Sleep函数：是释放cpu给其他应用程序使用的库函数。使用的头文件是#include <unistd.h>
• 查看头文件方法：man 2 函数 ，或者 man 3 函数

man 3 sleep

• 标准IO库中，全缓冲的默认缓冲区大小通常定义为BUFSIZ（在<stdio.h>中），大多数系统下为4096字节，以提高磁盘IO效率‌。
• 行缓冲（如终端设备）的默认大小通常与终端行长度相关（如1024字节）‌

2 文件的打开和关闭概念

打开就是占用资源
关闭就是释放资源

2.1 文件的打开

• 文件的打开函数

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

Path: 普通文件当前路径不需要加目录，其他要使用完整的路径
Mode：返回值：出错返回NULL，所以使用fopen函数必须判断是否为空

• 文件打开的模式mode（非常重要）
  
  

• 编译错误：

1. error: ‘errno’ undeclared 表示errno变量没有定义
   解决方法：如果是系统变量用include 头文件，如果是你自己的，自己手动定义。

f_open.c:9:38: error: ‘errno’ undeclared (first use in this function)
printf("fopen:%s\n",strerror(errno));

2. warning: implicit declaration of function ‘strerror’ 表示strerror函数隐示的声明
   解决方法：include 添加对应的头文件。

f_open.c:10:29: warning: implicit declaration of function ‘strerror’ [-Wimplicit-function-declaration]
printf("fopen:%s\n",strerror(errno));

• perror 库函数 头文件stdio.h
  strerror 库函数 头文件 errno.h string.h
  perror和strerror 功能：打印系统的错误描述（注意：是系统错误，不是你自己代码错误）

1. perror自动读取全局变量errno的值，无需手动传入错误码；而strerror需通过参数指定错误码（如strerror(errno)）
2. perror将错误信息输出到标准错误输出（stderr），而非stdout；strerror仅返回错误描述字符串，需配合其他函数（如printf）输出到指定位置
3. perror的调用格式为perror(“自定义提示”)，输出结果为"自定义提示: 系统错误描述"；strerror直接返回系统错误描述字符串（如"Permission denied"），需用户自行拼接额外信息

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <errno.h>int main(int argc, char const *argv[]){// FILE* fp = fopen("lala.txt","r");// FILE* fp = fopen("lala.txt","w");FILE* fp = fopen("lala.txt","a");if(!fp){perror("fopen");//fopen: No such file or directoryprintf("fopen:%s\n",strerror(errno));}else{printf("Open file succuss\n");}}

2.2 文件的关闭

函数原型：int fclose(FILE *stream)

• fclose()调用成功返回0，失败返回EOF（-1），并设置errno
• 流关闭时自动刷新缓冲中的数据并释放缓冲区，比如：常规文件把缓冲区内容写入磁盘
• 当一个程序正常终止时，所有打开的流都会被关闭
• fclose()函数的入参stream必须保证为非空，否则出现段错误。

if(fclose(fp) == 0){
printf("fclose file succuss\n");
}else{
perror("fclose");
}

3 标准IO的读写（字符、行）

3.1 读写单个字符

3.1.1 字符的输入（读单个字符）：

int  fgetc(FILE *stream);
int  getc(FILE *stream);   //宏
int  getchar(void);

成功时返回读取的字符；若到文件末尾或出错时返回EOF（-1），
getchar()等同于fgetc(stdin)
getc和fgetc区别是一个是宏一个是函数

注意事项：

1. 函数返回值是int类型不是char类型，主要是为了扩展返回值的范围。
2. tdin 也是FILE *的指针，是系统定义好的,指向的是标准输入（键盘输入）
3. 打开文件后读取，是从文件开头开始读。读完一个后读写指针会后移。读写注意文件位置！
4. 调用getchar会阻塞，等待你的键盘输入

3.1.2 字符的输出（写单个字符）：

int  fputc(int c, FILE *stream);
int  putc(int c, FILE *stream);
int  putchar(int c);

成功时返回写入的字符；出错时返回EOF
putchar©等同于fputc(c, stdout)
注意事项：

1. 返回和输入参数都是int类型
2. 遇到这种错误：Bad file descriptor， 很可能是文件打开的模式错误（只读模式去写，只写模式去读）

3.2 按行输入文件（读取整个行）

char  *gets(char *s);  读取标准输入到缓冲区s
char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);

成功时返回s，到文件末尾或出错时返回NULL
遇到’\n’或已输入size-1个字符时返回，总是包含’\0’

注意事项：

1. gets函数已经被淘汰，因为会导致缓冲区溢出
2. fgets 函数第二个参数，输入的数据超出size，size-1个字符会保存到缓冲区，最后添加’\0’，如果输入数据少于size-1 后面会添加换行符。

3.3 按行输出文件（写整个行）

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

成功时返回非负整数；出错时返回EOF
puts将缓冲区s中的字符串输出到stdout，并追加’\n’
fputs将缓冲区s中的字符串输出到stream,不追加 ‘\n’