标准IO函数的学习以及IO概念

什么是IO

• I：input ——输入，从外部存储设备将数据输入到内存中
• O：output ——输出，数据从内存到外部存储设备中
  
• 输入输出就是数据从外存到内存，内存到外存的流向

IO分类

文件IO函数

• 文件IO是由操作系统提供的基本IO函数，与操作系统绑定，也可以称为操作系统的调用
• 移植性低，只能运行在对应的操作系统中
• 文件IO涉及到用户空间到内核空间的切换、cpu模式的切换、C代码调用汇编指令等等，属于一种耗时操作，应该尽量减少文件IO函数的使用
• 若要操作内核，内核只能使用文件IO函数

标准IO函数

• 标准IO函数根据ANSI标准，是对文件IO函数的二次封装
• 最终标准IO函数依然会去调用文件IO函数
• 提高了代码的可移植性和复用性
• 提高输入输出效率
  在用户空间设置一个缓冲区，缓冲区满或者满足一定条件之后，调用文件IO函数。
  

标准IO函数

流和流指针

• 流：流字节，将数据一个一个的移入或移出缓冲区的形式叫做字节流
• （FILE *）流指针：当要做IO操作时，需要打开一个对应文件，每打开一个文件就会在内存中申请一片缓冲区，同时管理和维护这片空间的变量都存储在FILE结构体中，FILE结构体由系统定义好，可直接调用。

FILE结构体成员

• 查看指令：vi -t（这个指令可以查看系统定义好的 数据类型、宏、变量）
• 格式：vi -t FILE
• 追加代码：
  1>将光标停留在要追的字符上， 按下ctrl + ]
  2>ctrl + 鼠标左键点击要追的内容
• 返回：
  1>ctrl+t;
  2>ctrl+鼠标右键

标准IO函数

fopen

• 功能：打开一个文件
• 原型：FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);
• 参数：char *pathname：指定要打开的文件路径以及名字
  char *mode：以什么方式打
  （1）r：以读的方式打开文件，流在文件开头位置(从开头开始读取)，若不存在，则打开失败
  （2）r+：以读写的方式打开文件，流在文件开头位置，若不存在，则打开失败
  （3）w：以写的方式打开文件，若要写文件，则从开头开始；若文件不存在，则创建并打开；若文件存在，则会清空原文件
  （4）w+：以读写的方式打开文件，若要写文件，则从开头开始；若文件不存在，则创建并打开；若文件存在，则会清空原文件
  （5） a：以写的方式打开文件，不会清空文件，流在文件结尾，若文件不存在，则会创建文件并打开
  （6） a+：以读写的方式打开文件，若文件不存在，则会创建文件并打开；若文件存在，开始为读，则流在文件开头，开始为写，则流在文件结尾
• 返回值：成功返回FILE *指针类型，失败返回NULL，同时更新error
  errno：本质上是一个整型数，不同的错误会更新不同的errno;

perror

• 功能：根据errno，打印对应的错误信息
• 原型：void perror(const char *s)
• 参数：char *s：用于提示的字符串

fclose

• 功能：关闭指定的文件，释放资源
• 原型： int fclose(FILE *stream)
• 参数：FILE *stream：指定要关闭的文件对应的流指针
• 返回值：成功返回0，失败返回EOF，同时更新error

fprintf

• 功能：将数据格式化输出到指定文件中
• 原型： int printf(const char *format, …)
  int fprintf(FILE *stream, const char *format, …)
• FILE *stream：流指针，指定要输出到哪个文件中，就填对应文件的流指针
  char *format：格式化字符串：字符，占位符，转义字符
  …：不定参数，不定数据个数，不定数据类型
• 返回值：成功：返回被打印的字符个数
  失败：返回负数

fscanf

• 功能：从指定文件中格式化读取数据（%d %s不识别空格和转义字符，%c识别空格和转义字符）
• 原型： int scanf(const char *format, …);
  int fscanf(FILE *stream, const char *format, …);
  参数：FILE *stream：流指针，指定要输出到哪个文件中，就填对应文件的流指针
  char *format：格式化字符串：字符，占位符，转义字符
  …：不定参数，不定数据个数，不定数据类型
• 返回值：成功：返回成功读取的数据个数
  ==EFO表示文件读取完毕也表示运行失败，同时更新errno

fputc

• 功能：将单个字符打印到指定的文件中
• 原型： int fputc(int c, FILE *stream);
• 参数：int c：指定要输出的字符对应的字符形式或者整型形式
  FILE *stream：流指针，对应的文件的流指针
• 返回值：成功返回输出字符对应的整型形式；失败返回EOF

fgetc

• 功能：从指定文件中读取单个字符
• 原型：int fgetc(FILE *stream)
• 参数：FILE *stream：指定要从哪个文件中读取
• 返回值：返回成功读取到字符对应的整型形式；当文件读取完毕或者函数运行失败，返回EOF

注意：

• %s %d不识别空格 \n \t，若想要获取到上述字符，需要使用%c形式
• 读写操作后，文件偏移量会自动偏移，所以若想要从头读取数据，就需要想办法将偏移量修改到开头位置

作业

一、实现登录功能。自定义一个usr.txt，手动输入账户密码，格式如下：账户 密码
例如： zhangsan 12345
lisi abcde
wangwu abc123
需求如下：
从终端获取账户密码，与文件中的账户密码比较
若终端输入的账户不存在，则输出账户不存在
若终端输入的账户存在，但是密码不正确，则输出密码错误
若账户密码均正确，则输出登录成功

附加题
实现注册功能，注册的账户密码存储在上一题的文件中。需求：不能重复注册。

#include 
#include 
#include 
int main(int argc, const char *argv[])
{
	FILE *fp=fopen("usr.txt","a+");
	if(NULL==fp)
	{
		printf("打开失败\n");
		return -1;
	}
	char num[20]="";
	char password[20]="";
	printf("请输入账号：");
	scanf("%s",num);
	printf("请输入密码：");
	scanf("%s",password);
	char name_u[20]="";
	char password_u[20]="";
	int c=0;
	char ch;
	while(1)
	{
		 c=fscanf(fp,"%s %s",name_u,password_u);
		 if(EOF==c)
			 break;
		 //登录成功
		 if(0 == strcmp(name_u,num) && 0 == strcmp(password,password_u))
		 {
			 printf("登录成功\n");
			 break;
		 }
		 //账户比较
		 else if(0 != strcmp(name_u,num))
		 {
			 printf("用户名不存在,是否要注册,请输入Y/N:");
			 //注册功能
			 scanf(" %c",&ch);
			 if('N'==ch)
			 {
				 break;
			 }
			 else
			 {
				 fprintf(fp,"%s %s\n",num,password);
				 printf("注册成功\n");
			 }

		 }
		 //密码比较
		 else if(0 == strcmp(name_u,num) || 0 != strcmp(password,password_u))
		 {
			 printf("密码错误\n");
			 break;
		 }
	}
	fclose(fp);
	fp=NULL;
	return 0;
}

二、用fgetc与fputc函数实现：运算符优先级： =号优先级最低。

文件拷贝，例如将1.txt的内容拷贝到2.txt中
要求用fgetc计算一个文件有多少个字节
用fgetc计算一个文件有几行？

#include 
#include 
#include 
int main(int argc, const char *argv[])
{
	FILE *fp_r=fopen("1.txt","r");
	FILE *fp_w=fopen("2.txt","w+");
	if(NULL == fp_r || NULL == fp_w)
	{
		perror("fopen");
		return -1;
	}
	int c=0;
	int count=0;
	int line=0;
	while(1)
	{
		c=fgetc(fp_r);
		if('\n'== c)
			line++;
		if(EOF == c)
			break;
		count++;
		fputc(c,fp_w);
		printf("%c",c);
	}
	printf("fp_r文件有%d个字节,有%d行\n",count,line);
	fclose(fp_r);
	fclose(fp_w);
	fp_r=fp_w=NULL;
	return 0;
}

三、思维导图总结