UNIX环境高级编程 标准IO库

Posted 2020-07-17

标准I/O库处理很多细节，使得便于用户使用。

 

流和 FILE 对象

对于标准I/O库，操作是围绕 流（stream）进行的。当用标准I/O打开或创建一个文件时，我们已使一个流与一个文件相关联。

 

对于ASCII字符集，一个字符用一个字节表示。对于国际字符集，一个字符可用多个字节表示。流的定向决定所读，写的字符是单字节还是多字节。

 

一个流在创建的最初，并没有定向，如果对未定向的流使用多字节I/O函数，则将该流定向为款定向的，反之如果使用单字节I/O函数，则将流的定向设为字节定向的。

 

改变流的定向的函数（只有两个）：

freopen ： 清楚一个流的定向

fwide        :   设置流的定向

 

int fwide ( FILE *fp , int mode );

宽定向返回正值，字节定向返回负值，未定向的返回0；

• 如果mode参数为负 ， fwide试图使指定的流是字节定向
• 如果mode参数为正 ， fwide试图使指定的流是宽定向的
• 如果mode参数为 0  ， fwide将不试图设置流的定向，但返回标识该流定向的值。

fwide 并不改变已定向流的定向。

 

标准输入 ， 标准输出 ， 标准错误。

文件描述符 分别为 STDIN_FILENO , STDOUT_FILENO , STDERR_FILENO

通过预定文件指针 stdin ， stdout ， stderr。这三个文件指针分别在头文件<stdio.h>中

 

缓冲

标准I/O 库提供缓冲的目的是尽可能减少使用 read 和 write 调用的次数。

 

标准I/O 提供了一下 3种类型的缓冲：

全缓冲：在填满标准I/O缓冲区后才进行实际I/O操作。

行缓冲：在输入和输出遇到换行符时，标准I/O库执行I/O操作。

不缓冲：比如strerr，这样使得出错信息可以尽快显示出来。

 

对任何一个给定的流，可以调用下列两个函数中的一个更改缓冲类型。

void setbuf ( FILE *restrict fp , char *restrict buf ) ;

int setvbuf ( FILE *restrict fp , char *restrict buf , int mode , size_t size );

 

使用 setbuf 函数打开或关闭缓冲机制。为了带缓冲进行I/O，参数buf指向一个长度为BUFSIZE的缓冲区，为了关闭缓冲，将buf设置为NULL。

 

使用 setvbuf ， 可以精确的说明所需缓冲类型。 mode 参数：

_IOFBF     全缓冲

_IOLBF     行缓冲

_IONBF    不缓冲

147页有图。

 

打开流

下列三个函数打开一个标准I/O流。

FILE *fopen ( const char *restrict pathname , const char *restrict type );

FILE *freopen ( const char *restrict pathname , const char *restrict type , FILE *restrict fp );

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

 

区别在于：

1. fopen打开一个路径名为pathname的一个指定文件
2. freopen在一个指定的流上打开一个指定的文件 。
3. fdopen取一个文件描述符，并使一个标准的I/O流与该描述符结合。

 

type有15种不同的值 —— 图5.2

 

 

 

读和写流

输入函数：

以下三个函数可以一次读一个字符

int getc ( FILE *fp )

int fgetc (FILE *fp )

int getchar ( void )

 

getchar 等同于 getc(stdin)。

getc可被实现为宏，fgetc不能实现为宏。

 

1. getc的参数不应当是具有副作用的表达式
2. fgetc一定是一个函数，所以可以得到其地址。
3. 调用fgetc的时间可能比getc的时间长。

 

由于不管出错还是达到文件尾端。三个函数都是返回同样的值。为了区分，调用ferror 或 feof

int ferror ( FILE *fp )

int feof ( FILE *fp )

在大多数实现中，为每个流在FILE对象中维护了两个标志：

出错标志

文件结束标志

 

输出函数：

int putc ( int c , FILE *fp )

int fputc ( int c , FILE *fp )

int putchar ( int c )

 

putchar( C ) 等同于 putc ( c , stdout ) ,  putc 可被实现为宏 ， 而fputc不能实现为宏。

 

每次一行 I/O

char *fgets ( char *restrict buf , int n , FILE *restrict fp )

char *gets ( char *buf )

gets从标准输入读， fgets 从指定的流读。

 

对于 fgets ， 必须指定缓冲的长度为 n 。 此函数一直读到下一个换行符为止。

 

gets是一个不推荐使用的函数，因为不能指定在使用gets时缓冲区的长度。可能造成缓冲区溢出。

gets并不将换行符存入缓冲区

 

fputs 和 puts 提供每次输出一行的功能

int fputs ( const char *restrict str , FILE *restrict fp )

int puts ( const char *str )

函数 fputs 将一个以 null 字节终止的字符串写到指定的流，尾端的null不写出。

函数 puts 将一个以 null 字节终止的字符串写到标准输出，终止符不写出。但随后将一个换行符写到标准输出。

应当尽量使用 fgtes 和 fputs。

 

标准 I/O 的效率

 

 

 

 

二进制 I/O

以下两个函数用于执行二进制 I/O 操作

size_t fread ( void *restrict ptr , size_t size , size_t nobj , FILE *restrict fp );

size_t fwrite ( const void *restrict ptr , size_t size , size_t nobj , FILE *restrict fp );