linux C程式設計-标準I/O

目錄

1、标準 I/O 和檔案 I/O 的差別

2、标準輸入、标準輸出和标準錯誤

3、fopen()函數

4、fclose()函數

5、fread()函數

6、fwrite()函數

7、fseek()函數

8、ftell()函數

9、feof()函數

10、ferror()函數

11、clearerr()函數

12、stdio緩沖區

12.1、setvbuf()函數

12.2、setbuf()函數

12.3、setbuffer()函數

12.4、fflush()函數

12.5、重新整理 stdio 緩沖區

13、檔案描述符與 FILE 指針互轉

13.1、fileno()函數

13.2、fdopen()函數

1、标準 I/O 和檔案 I/O 的差別

1) 标準 I/O 是标準 C 庫函數，而檔案 I/O 則是 Linux系統調用；

2) 标準 I/O 是由檔案 I/O 封裝而來，标準 I/O 内部實際上是調用檔案 I/O 來完成實際操作的；

3) 可移植性：标準 I/O 相比于檔案 I/O 具有更好的可移植性，通常對于不同的作業系統，其核心向應用層提供的系統調用往往都是不同；而對于标準 I/O 來說，由于很多作業系統都實作了标準 I/O 庫，标準 I/O 庫在不同的作業系統之間其接口定義幾乎是一樣的，是以标準 I/O 在不同作業系統之間相比于檔案 I/O 具有更好的可移植性。

4）性能： 标準 I/O 庫在使用者空間維護了自己的 stdio 緩沖區， 是以标準 I/O 是帶有緩存的，而檔案 I/O 在使用者空間是不帶有緩存的，是以在性能、效率上，标準 I/O 要優于檔案 I/O。

2、标準輸入、标準輸出和标準錯誤

檔案 I/O 中，可以使用 STDIN_FILENO、 STDOUT_FILENO、 STDERR_FILENO來表示标準輸入、标準輸出和标準錯誤。

#include <unistd.h>

/* Standard file descriptors. */
#define STDIN_FILENO 0 /* Standard input. */
#define STDOUT_FILENO1 /* Standard output. */
#define STDERR_FILENO2 /* Standard error output. */
           

标準 I/O 中，可以使用 stdin、 stdout、 stderr 來表示标準輸入、标準輸出和标準錯誤。

#include <stdio.h>

/* Standard streams. */
extern struct _IO_FILE *stdin; /* Standard input stream. */
extern struct _IO_FILE *stdout; /* Standard output stream. */
extern struct _IO_FILE *stderr; /* Standard error output stream. */
/* C89/C99 say they're macros. Make them happy. */
#define stdin stdin
#define stdout stdout
#define stderr stderr
           

3、fopen()函數

打開或建立檔案。

#include <stdio.h>
FILE *fopen(const char *path, const char *mode);
           

參數 path： 參數 path 指向檔案路徑，可以是絕對路徑、也可以是相對路徑。

參數 mode： 參數 mode 指定了對該檔案的讀寫權限，是一個字元串。

mode	說明	對應于 open()函數的 flags 參數取值
r	以隻讀方式打開檔案	O_RDONLY
r+	以可讀、可寫方式打開檔案	O_RDWR
w	以隻寫方式打開檔案，如果參數 path 指定的檔案存在，将檔案長度截斷為 0；如果指定檔案不存在則建立該檔案	O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC
w+	以可讀、可寫方式打開檔案，如果參數 path 指定的檔案存在，将檔案長度截斷為 0；如果指定檔案不存在則建立該檔案。	O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC
a	以隻寫方式打開檔案，打開以進行追加内容（在檔案末尾寫入），如果檔案不存在則建立該檔案。	O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND
a+	以可讀、可寫方式打開檔案，以追加方式寫入（在檔案末尾寫入），如果檔案不存在則建立該檔案。	O_RDWR | O_CREAT | O_APPEND

傳回值： 調用成功傳回一個指向 FILE 類型對象的指針（FILE *），該指針與打開或建立的檔案相關聯，後續的标準 I/O 操作将圍繞 FILE 指針進行。 如果失敗則傳回 NULL，并設定 errno 以訓示錯誤原因。

注：調用 fopen()函數建立檔案時無法手動指定檔案的權限，但卻有一個預設值：

S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH | S_IWOTH (0666)
           

4、fclose()函數

關閉一個由 fopen()打開的檔案。

#include <stdio.h>
int fclose(FILE *stream);
           

參數 stream ：為 FILE 類型指針，

傳回值 ：調用成功傳回 0；失敗将傳回 EOF（也就是-1），并且會設定 errno 來訓示錯誤原因。

5、fread()函數

對檔案進行讀操作。

#include <stdio.h>
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
           

參數 ptr： 将讀取到的資料存放在參數 ptr 指向的緩沖區中；

參數 size：從檔案讀取 nmemb 個資料項，每一個資料項的大小為 size 個位元組，是以總共讀取的資料大小為 nmemb * size 個位元組。

參數 nmemb： 參數 nmemb 指定了讀取資料項的個數。

參數 stream： FILE 指針。

傳回值： 調用成功時傳回讀取到的資料項的數目；如果發生錯誤或到達檔案末尾，則 fread()傳回的值将小于參數 nmemb。

注：fread()傳回值不能區分檔案結尾和錯誤， 究竟是哪一種情況，此時可以使用 ferror()或 feof()函數來判斷。

6、fwrite()函數

對檔案進行寫操作。

#include <stdio.h>
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
           

參數 ptr： 将參數 ptr 指向的緩沖區中的資料寫入到檔案中。

參數 size： 參數 size 指定了每個資料項的位元組大小。

參數 nmemb： 參數 nmemb 指定了寫入的資料項個數。

參數 stream： FILE 指針。

傳回值： 調用成功時傳回讀取到的資料項的數目；如果發生錯誤，則 fwrite()傳回的值将小于參數 nmemb。

7、fseek()函數

設定檔案讀寫位置偏移量。

#include <stdio.h>
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
           

參數 stream： FILE 指針。

參數 offset：偏移量，以位元組為機關。

參數 whence： 

SEEK_SET	讀寫偏移量将指向 offset 位元組位置處（從檔案頭部開始算）
SEEK_CUR	讀寫偏移量将指向目前位置偏移量 + offset 位元組位置處， offset 可以為正、也可以為負，如果是正數表示往後偏移，如果是負數則表示往前偏移
SEEK_END	讀寫偏移量将指向檔案末尾 + offset 位元組位置處，同樣 offset 可以為正、也可以為負，如果是正數表示往後偏移、如果是負數則表示往前偏移。

傳回值： 成功傳回 0；發生錯誤将傳回-1，并且會設定 errno 以訓示錯誤原因； 

注：傳回值成功傳回 0；發生錯誤将傳回-1!!!(與lseek的傳回值不一樣)。

8、ftell()函數

擷取檔案目前的讀寫位置偏移量。

#include <stdio.h>
long ftell(FILE *stream);
           

參數 stream： FILE 指針。

傳回值 偏移量。

注：可以通過 fseek()和 ftell()來計算出檔案的大小。

9、feof()函數

用于測試參數 stream 所指檔案的 end-of-file 标志。

#include <stdio.h>
int feof(FILE *stream);
           

參數 stream： FILE 指針。

傳回值 ：如果 end-of-file 标志被設定了，則傳回一個非零值。如果 end-of-file 标志沒有被設定，則傳回 0。

10、ferror()函數

測試參數 stream 所指檔案的錯誤标志。

#include <stdio.h>
int ferror(FILE *stream);
           

參數 stream： FILE 指針。

傳回值 ：如果錯誤标志被設定了，則調用 ferror()函數将傳回一個非零值，如果錯誤标志沒有被設定，則傳回 0。

11、clearerr()函數

清除 end-of-file 标志和錯誤标志，當調用 feof()或 ferror()校驗這些标志後，通常需要清除這些标志，避免下次校驗時使用到的是上一次設定的值，此時可以手動調用 clearerr()函數清除标志。

#include <stdio.h>
void clearerr(FILE *stream);
           

參數 stream： FILE 指針。

注：對于 end-of-file 标志，除了使用 clearerr()顯式清除之外，當調用 fseek()成功時也會清除檔案的 end-offile 标志。

12、stdio緩沖區

12.1、setvbuf()函數

對檔案的 stdio 緩沖區進行設定，譬如緩沖區的緩沖模式、 緩沖區的大小、起始位址等。

#include <stdio.h>
int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size_t size);
           

參數 stream： FILE 指針，用于指定對應的檔案， 每一個檔案都可以設定它對應的 stdio 緩沖區。

參數 buf： 如果參數 buf 不為 NULL，那麼 buf 指向 size 大小的記憶體區域将作為該檔案的 stdio 緩沖區，因為stdio 庫會使用 buf 指向的緩沖區，是以應該以動态或靜态的方式在堆中為該緩沖區配置設定一塊空間，而不是配置設定在棧上的函數内的自動變量（局部變量）。如果 buf 等于 NULL，那麼 stdio 庫會自動配置設定一塊空間作為該檔案的 stdio 緩沖區（除非參數 mode 配置為非緩沖模式） 。

參數 mode： 參數 mode 用于指定緩沖區的緩沖類型，可取值如下：

_IONBF	不對 I/O 進行緩沖（标準錯誤 stderr 預設屬于這一種類型，進而保證錯誤資訊能夠立即輸出）	意味着每個标準 I/O 函數将立即調用 write()或者 read()，并且忽略 buf 和 size 參數（可以分别指定兩個參數為 NULL 和 0）。
_IOLBF	采用行緩沖 I/O（對于終端裝置預設采用的就是行緩沖模式，譬如标準輸入和标準輸出）	對于輸出流，在輸出一個換行符前将資料緩存（除非緩沖區已經被填滿）， 當輸出換行符時，再将這一行資料通過檔案 I/O write()函數刷入到核心緩沖區中； 對于輸入流， 每次讀取一行資料。
_IOFBF	采用全緩沖 I/O（預設普通磁盤上的正常檔案預設常用這種緩沖模式）。	對于輸出流，當 fwrite 寫入檔案的資料填滿緩沖區時，才調用 write()将 stdio 緩沖區中的資料刷入 核心緩沖區； 對于輸入流，每次讀取 stdio 緩沖區大小個位元組資料。

size： 指定緩沖區的大小。

傳回值： 成功傳回 0，失敗将傳回一個非 0 值，并且會設定 errno 來訓示錯誤原因。

12.2、setbuf()函數

setbuf()函數建構與 setvbuf()之上，執行類似的任務。要麼将 buf 設定為 NULL 以表示無緩沖，要麼指向由調用者配置設定的 BUFSIZ 個位元組大小的緩沖區（BUFSIZ 定義于頭檔案<stdio.h>中，該值通常為 8192）

#include <stdio.h>

void setbuf(FILE *stream, char *buf);
           

setbuf()調用除了不傳回函數結果（void）外，就相當于：

setvbuf(stream, buf, buf ? _IOFBF : _IONBF, BUFSIZ);
           

12.3、setbuffer()函數

對檔案的 stdio 緩沖區進行設定。

#include <stdio.h>

void setbuffer(FILE *stream, char *buf, size_t size);
           

setbuffer()調用除了不傳回函數結果（void）外，就相當于：

setvbuf(stream, buf, buf ? _IOFBF : _IONBF, size);
           

12.4、fflush()函數

重新整理stdio緩沖區。

#include <stdio.h>

int fflush(FILE *stream);
           

參數 stream：FILE指針對象。

傳回值：調用成功傳回 0，否則将傳回-1，并設定 errno 以訓示錯誤原因。

12.5、重新整理 stdio 緩沖區

1）調用 fflush()庫函數可強制重新整理指定檔案的 stdio 緩沖區；

2）調用 fclose()關閉檔案時會自動重新整理檔案的 stdio 緩沖區；

3）程式退出時會自動重新整理 stdio 緩沖區（注如果使用_exit 或_Exit()終止程式則不會重新整理） 。

13、檔案描述符與 FILE 指針互轉

13.1、fileno()函數

将标準 I/O 中使用的 FILE 指針轉換為檔案 I/O 中所使用的檔案描述符。

#include <stdio.h>

int fileno(FILE *stream);
           

參數 stream：要轉換的 FILE 指針

傳回值：成功傳回檔案描述符，錯誤将傳回-1，并且會設定 errno 來訓示錯誤原因。

13.2、fdopen()函數

将檔案 I/O 中所使用的檔案描述符轉換為标準 I/O 中使用的 FILE 指針。

#include <stdio.h>

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

參數 fd：要轉換的檔案描述符

參數 mode：同fopen的mode參數

傳回值：成功傳回FILE 指針，錯誤将傳回-1，并且會設定 errno 來訓示錯誤原因。