2.C标准I/O

2 C 标准I/O

2.1 文件指针

• 标准I/O并不直接操作文件描述符，而是通过文件指针（file pointer）。文件指针映射到一个文件描述符。文件指针类型为FILE，定义在头文件
• 在标准I/O中，一个打开的文件叫做“流”（stream）。
• 标准输入 输出 错误的流通过预定义文件指针 stdin，stdout，stderr加以引用

2.2 打开文件

• 文件通过 fopen()打开以提供读写操作：打开文件并为它关联一个新的流

#include 
FILE* fopen(const char * path, const char * mode);
                                    //成功返回文件指针，否则返回NULL

• mode

mode	说明
r	打开文件用来读，流定位在文件开始处
r+	打开文件用来读写，流定位在文件开始处
w	打开文件用来写，如果文件存在，文件会被清空。如果不存在，会被创建。流定位在文件开始。
a	d打开文件用来追加模式的写入。如果文件不存在它会被创建。流被设置在文件的末尾，所有写入都会接在文件后。
a+	打开文件用来追加模式的读写。如果文件不存在它会被创建。流被设置在文件的末尾，所有写入都会接在文件后。
b	表示二进制形式，这个值在linux下被忽略，因为文本文件和二进制文件都一视同仁

• 通过文件描述符打开文件
• 函数fdopen()将一个已经打开的文件描述符转换成流

#include 
FILE* fdopen(int fd, const char * mode);

• 可能模式与上面一样，但必须和原来打开文件描述符的模式匹配。可以指定w，w+，但是他们不会截断文件。流的位置设置在文件描述符指向的文件位置。可以但不要在打开流的情况下直接操作描述符。关闭流也会关闭描述符。

2.3 关闭流

• fclose()函数关闭一个给定的流

#include 
int fclose(FILE * stream);
                        //成功返回0，失败返回EOF（-1），设置errno

• fcloseall()关闭所有和当前程序关联的流，包括标准输入，输出，错误

#include 
int fcloseall(void);
                //该函数始终返回0；该函数是linux特有的

3.3 从流中读取数据

• 单字节读取

#include 
int fgetc(FILE * stream);
    //读取一个字符，并把该无符号字符强转成int返回。文件结尾，错误都返回EOF（-1）

• 把字符放回流中
• 允许你偷窥流，如果不需要，可以把它放回

#include 
int ungetc(int c,FILE * stream);
    //把c强转为无符号字符，放回流中，成功返回c，否则返回EOF
    //如果使用了一次定位函数，所有推回的字符被丢弃

• 按行读取

#include 
char * fgets(char *str, int size, FILE * stream);
    //从流中读取最多size-1个字节数据，遇到文件尾或换行时读入结束，如果读到‘\n’
    //也放入str，最后把空字符'\0'放到str结尾。成功返回str，失败返回NULL

• 读取二进制文件

#include 
size_t fread(void *buf, size_t size, size_t nr, FILE* stream);
    //从流中读取nr个数据，每个数据大小为size，放入buf中
    //实际读入的个数被返回（注意不是字节数）
    //返回小于nr的值时读取失败或文件结束，用ferror()和feof()判断

3.4 向流中写数据

#include 
//写入单个字符
int fput(int c, FILE * stream);
    //成功返回c,否则返回EOF
//写入字符串
int fputs(const char *str, FILE *stream);
    //将str中'\0'前部分写入stream指向的流中，成功返回非负整数，失败EOF
//写入二进制数据
size_t fwrite(void *buf, size_t size, size_t nr, FILE *stream);
    //把buf指向的nr个元素（每个元素大小为size）写入流，返回实际写入个数，小于nr出错

3.5 定位/清洗流

#include 
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
    //成功返回0，清空文件结束标志，取消ungetc()操作，错误返回-1

• SEEK_SET ，将该文件偏移量设置为距文件开始处offset个字节
• SEEK_CUR ，将该文件偏移量设置为当前值+offset，offset可正可负
• SEEK_END ，将该文件偏移量设置为文件长度+offset，offset可正可负

//将流位置设置到pos处
int fsetpos(FILE *stream, const fpos_t *pos);
    //成功返回0，否则返回-1
//将当前位置填入pos
int fegtpos(FILE *stream, fpos_t *pos);

void rewind(FILE *stream);
    //等于 fseek(stream,0,SEEK_SET); 位置重置为初始位置

//返回当前流位置
long fetll(FILE *stream);
    //错误返回-1

//清洗一个流，流中数据立即刷新到内核中
int fflush(FILE *stream);

3.6 错误和文件结束

#include 
//测试流上是否设置了错误标志
int ferror(FILE *stream);
    //如果有错误标记，返回非0，否则返回0
//测试文件结尾标记是否被设置
int feof(FILE *stream);
    //如果有文件结束标记，返回非0，否则返回0
//清空错误和结尾标记
void cleareer(FILE *stream);

3.7 控制缓冲和关联描述符

• 提供三种用户缓冲，不缓冲，行缓冲（标准输出默认），块缓冲（文件操作默认）

#include 
int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size_t size);
    //必须在流打开后，任何操作之前调用
    //成功返回0，否则返回非0

• mode

  • _IONBF 无缓冲
  • _IOLBF 行缓冲
  • _IOFBUF 块缓冲

• _IONBF情况下buf和size被忽略

• buf可以指向一个size字节大小的缓冲空间，如果buf为NULL，则由glibc自动分配

• 获得关联文件的描述符

#include 
int fileno(FILE *stream);
    //成功返回和流关联的文件描述符，否则返回-1

3.8 线程安全

• 单个I/O操作是原子的，但有时需要加锁一组操作

• 又时有不需要单个I/O的锁机制

• 手动文件加锁

#include 
void flockfile(FILE *stream);
    //等待流解锁 并 获得锁 然后返回
vodi funlockfile(FILE *stream); //解锁

//非阻塞加锁版本
int ftrylockfile(FILE *stream);
    //没有拿到锁返回非零，拿到了返回0

• 不加锁的流操作，linux提供一系列函数

#include 
int getc_unlocked(FILE *stream);
int getchar_unlocked(void);
int putc_unlocked(int c, FILE *stream);
int putchar_unlocked(int c);

void clearerr_unlocked(FILE *stream);
int feof_unlocked(FILE *stream);
int ferror_unlocked(FILE *stream);
int fileno_unlocked(FILE *stream);
int fflush_unlocked(FILE *stream);
int fgetc_unlocked(FILE *stream);
int fputc_unlocked(int c, FILE *stream);
size_t fread_unlocked(void *ptr, size_t size, size_t n,
                      FILE *stream);
size_t fwrite_unlocked(const void *ptr, size_t size, size_t n,
                      FILE *stream);

char *fgets_unlocked(char *s, int n, FILE *stream);
int fputs_unlocked(const char *s, FILE *stream);
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