Unix环境高级编程标准I/O库

Posted 2020-10-25 AlanTu

　　标准I/O库是ISO C的标准，在很多操作系统上面都实现。Unix文件I/O函数都是针对文件描述符的，当打开一个文件的时候，返回该文件描述符用于后续的I/O操作。而对于标准I/O库，操作则是围绕流进行，当用标准I/O库打开或者创建一个文件时，使得一个流与文件相关联。标准I/O库使用了缓冲技术，使用缓冲的目的是尽可能减少使用read和write调用次数，但是效率不高。每次进行读写时候需要复制两次数据。第一次是在内核和标准I/O缓冲之间（调用read和write），第二次是在标准I/O缓冲区和用户程序中的行缓冲区之间。提供了三种类型的缓冲：全缓冲、行缓冲和不带缓冲。标准I/O预定义三个文件指针stdin、stdout和stderr。

　　当一个流最初被创建的时候，没有定向。可以用fwide函数设置流的定向，freopen函数清除一个流的定向。采用setbuf和setvbuf函数更改缓冲区类型，fflush函数冲洗一个流。

int fwide(FILE *stream, int mode); //若流是宽字符定向则返回正值，若是字节定向则返回负值，如实为定向的则返回0
void setbuf(FILE *stream, char *buf);
int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size_t size);  
_IONBF　　unbuffered　　_IOLBF　　line buffered　　_IOFBF　　fully buffered
int fflush(FILE *fp);

 

I/O操作函数：
FILE *fopen(const char *path, const char *mode);  //打开一个指定的文件
FILE *fdopen(int fd, const char *mode);  //获取一个现有的文件描述符，使得一个I/O流与该描述符先结合，常用于由创建管道和网络通信通道函数返回的描述符。
FILE *freopen(const char *path, const char *mode, FILE *stream);//在一个指定的流上打开一个指定的文件
int fclose(FILE* fp);

 

一次读取一个字符
int fgetc(FILE *stream);
int getc(FILE *stream);
int getchar(void);

 

一次读取一行
char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);
char *gets(char *s);

 

一次写一个字符
int fputc(int c, FILE *stream);
int putc(int c, FILE *stream);
int putchar(int c);

 

一次写入一行
int fputs(const char *s, FILE *stream);
int puts(const char *s);

 

针对二进制I/O，一般是结构体类型
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmembFILE *" stream );
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb,FILE *stream);

 

文件定位函数
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence); //设置文件的位置
long ftell(FILE *stream);  //返回当前文件的位置指示
void rewind(FILE *stream);  //将一个流的位置设置到文件的开始位置
int fgetpos(FILE *stream, fpos_t *pos); 
int fsetpos(FILE *stream, fpos_t *pos);
fgetpos函数将文件指示器的当前值存入有pos指向的对象中，在以后调用fsetpos时，可以使用此值将流重新定位到该位置。

 

格式化I/O：

#include <stdio.h>

int printf(const char *format, ...);
int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);  //写入到文件
int sprintf(char *str, const char *format, ...);  //格式化字符串，可以将其他类型转换为字符串
int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...);

#include <stdarg.h>
int vprintf(const char *format, va_list ap);
int vfprintf(FILE *stream, const char *format, va_list ap);
int vsprintf(char *str, const char *format, va_list ap);
int vsnprintf(char *str, size_t size, const char *format, va_list ap);

 

#include <stdio.h>
int scanf(const char *format, ...);
int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);  //从文件中读取
int sscanf(const char *str, const char *format, ...);  //可以提取字符串内容，遇到空格停止

#include <stdarg.h>
int vscanf(const char *format, va_list ap);
int vsscanf(const char *str, const char *format, va_list ap);
int vfscanf(FILE *stream, const char *format, va_list ap);

 

在Unix系统中，标准I/O库最终都要调用文件I/O，每个标准I/O流都有一个与其相关联的文件描述符。一个流可以通过调用fileno函数获取其描述符。

int fileno(FILE *fp)  //在调用dup和fcntl函数的时候用到

临时文件创建函数tmpnam和tepfile

char *tmpnam(char *s);
FILE *tmpfile(void);

针对标准I/O写个程序进行练习，程序如下：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <string.h>
 3 #include <stdlib.h>
 4 #include <wchar.h>
 5 
 6 #define BUFSIZE 1024
 7 
 8 int main()
 9 {
10     char *filename = ".//test.log";
11     char buf[BUFSIZE];
12     char line[100];
13     FILE *fp;
14     memset(line,0,100);
15     //打开文件，不存在则创建
16     fp = fopen(filename,"w+");
17     if(fp == NULL)
18     {
19         perror("fopen() error");
20         exit(-1);
21     }
22     //设置为字节宽度
23     if(fwide(fp,-1) < 0)
24         printf("byte stream\\n");
25     //设置为行缓冲
26     setvbuf(fp,buf,_IOLBF,BUFSIZE);
27     printf("Enter file content:\\n");
28     gets(line);
29     printf("write to file.\\n");
30     fputs(line,fp);
31     close(fp);
32      fp = fopen(filename,"r+");
33     if(fp == NULL)
34     {
35         perror("fopen() error");
36         exit(-1);
37     }
38     printf("read from file.\\n");
39     fgets(line,99,fp);
40     printf("%s\\n",line);
41     close(fp);
42     return 0;
43 }

测试结果如下：