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转载-C语言FILE类型与标准I/O流

zray4u
 zray4u
发布于 2016/07/15 17:39
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权威资料

<cstdio> (stdio.h) - C++ Reference
http://www.cplusplus.com/reference/cstdio/

先来了解下什么是标准IO以及文件IO。

标准IO以及文件IO。

标准IO:标准I/O是ANSI C建立的一个标准I/O模型,是一个标准函数包和stdio.h头文件中的定义,具有一定的可移植性。标准IO库处理很多细节。例如缓存分配,以优化长度执行IO等。标准的IO提供了三种类型的缓存。

(1)全缓存:当填满标准IO缓存后才进行实际的IO操作。
(2)行缓存:当输入或输出中遇到新行符时,标准IO库执行IO操作。
(3)不带缓存:stderr就是了。

文件IO:文件IO称之为不带缓存的IO(unbuffered I/O)。不带缓存指的是每个read,write都调用内核中的一个系统调用。也就是一般所说的低级I/O——操作系统提供的基本IO服务,与os绑定,特定于linix或unix平台。

2区别

首先:两者一个显著的不同点在于,标准I/O默认采用了缓冲机制,比如调用fopen函数,不仅打开一个文件,而且建立了一个缓冲区(读写模式下将建立两个缓冲区),还创建了一个包含文件和缓冲区相关数据的数据结构低级I/O一般没有采用缓冲,需要自己创建缓冲区,不过其实在linix或unix系统中,都是有使用称为内核缓冲的技术用于提高效率,读写调用是在内核缓冲区和进程缓冲区之间进行的数据复制。

其次从操作的设备上来区分,文件I/O主要针对文件操作,读写硬盘等,它操作的是文件描述符,标准I/O针对的是控制台,打印输出到屏幕等,它操作的是字符流。对于不同设备特性不一样,必须有不同api访问才最高效。

image 

最后来看下他们使用的函数

1.fopen与open

标准I/O使用fopen函数打开一个文件:

FILE* fp=fopen(const char* path,const char *mod)

其中path是文件名,mod用于指定文件打开的模式的字符串,比如"r","w","w+","a"等等,可以加上字母b用以指定以二进制模式打开(对于 unix系统,只有一种文件类型,因此没有区别),如果成功打开,返回一个FILE文件指针,如果失败返回NULL,这里的文件指针并不是指向实际的文件而是一个关于文件信息的数据包,其中包括文件使用的缓冲区信息。

文件IO使用open函数用于打开一个文件:

int fd=open(char *name,int how);

与fopen类似,name表示文件名字符串,而how指定打开的模式:O_RDONLY(只读),O_WRONLY(只写),O_RDWR (可读可写),还有其他模式请man 2 open。成功返回一个正整数称为文件描述符,这与标准I/O显著不同,失败的话返回-1,与标准I/O返回NULL也是不同的。

2.fclose与close

与打开文件相对的,标准I/O使用fclose关闭文件,将文件指针传入即可,如果成功关闭,返回0,否则返回EOF
比如:

if(fclose(fp)!=0) 
            printf("Error in closing file");

而文件IO使用close用于关闭open打开的文件,与fclose类似,只不过当错误发生时返回的是-1,而不是EOF,成功关闭同样是返回0。C语言用error code来进行错误处理的传统做法。 note:失败时,文件I/O倾向于返回-1。而标准I/O返回的通常是NULL或EOF一类的宏定义或常量。

3. 读文件getc,gets,fscanf,fgets和read

标 准I/O中进行文件读取可以使用getc,一个字符一个字符的读取,也可以使用gets(读取标准io读入的)、fgets以字符串单位进行读取(读到遇到的第一个换行字符的后面),gets(接受一个参数,文件指针)不判断目标数组是否能够容纳读入的字符,可能导致存储溢出(不建议使用),而fgets使用三个参数:
char * fgets(char *s, int size, FILE *stream);

第一个参数和gets一样,用于存储输入的地址,第二个参数为整数,表示输入字符串的最大长度,最后一个参数就是文件指针,指向要读取的文件。最后是fscanf,与scanf类似,只不过增加了一个参数用于指定操作的文件,比如fscanf(fp,"%s",words)
note:感觉fopen/fclose这两个函数作为标准I/O的操作函数,而close/open作为文件I/O操作函数很奇怪。


文件IO中使用read函数用于读取open函数打开的文件,函数原型如下:

ssize_t numread=read(int fd,void *buf,size_t qty);

其中fd就是open返回的文件描述符,buf用于存储数据的目的缓冲区,而qty指定要读取的字节数。如果成功读取,就返回读取的字节数目(小于等于qty)

4. 判断文件结尾

如果尝试读取达到文件结尾,标准IO的getc会返回特殊值EOF,而fgets碰到EOF会返回NULL,而对于unix的read函数,情况有所不 同。read读取qty指定的字节数,最终读取的数据可能没有你所要求的那么多(qty),而当读到结尾再要读的话,read函数将返回0.

ASK:如果没有读到文件尾时,会返回什么?????

5. 写文件putc,fputs,fprintf和write

与读文件相对应的,标准C语言I/O使用putc写入字符,比如:

putc(ch,fp);

第一个参数是字符,第二个是文件指针。而fputs与此类似:

fputs(buf,fp);

仅仅是第一个参数换成了字符串地址。而fprintf与printf类似,增加了一个参数用于指定写入的文件,比如:

fprintf(stdout,"Hello %s.\n","dennis");

切记fscanf和fprintf将FILE指针作为第一个参数,而putc,fputs则是作为第二个参数。

在文件IO中提供write函数用于写入文件,原型与read类似:

ssize_t result=write(int fd,void *buf ,size_t amt);

fd是文件描述符,buf是将要写入的内存数据,amt是要写的字节数。如果写入成功返回写入的字节数,通过result与amt的比较可以判断是否写入正常,如果写入失败返回-1

6. 随机存取fseek()、ftell()和lseek()

标准I/O使用fseek和ftell用于文件的随机存取,先看看fseek函数原型。

区别:标准I/O、标准输入流、标准输出流。

int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);

第一个参数是文件指针,第二个参数是一个long类型的偏移量(offset),表示从起始点开始移动的距离。第三个参数就是用于指定起始点的模式,stdio.h指定了下列模式常量:

SEEK_SET            文件开始处
SEEK_CUR            当前位置
SEEK_END            文件结尾处

看几个调用例子:
        fseek(fp,0L,SEEK_SET); //找到文件的开始处
        fseek(fp,0L,SEEK_END); //定位到文件结尾处
        fseek(fp,2L,SEEK_CUR); //文件当前位置向前移动2个字节数

而ftell函数用于返回文件的当前位置,返回类型是一个long类型,比如下面的调用:

fseek(fp,0L,SEEK_END);//定位到结尾
        long last=ftell(fp); //返回当前位置

那么此时的last就是文件指针fp指向的文件的字节数

与标准I/O类似,unix系统提供了lseek来完成fseek的功能,原型如下:

off_t lseek(int fildes, off_t offset, int whence);

fildes是文件描述符,而offset也是偏移量,whence同样是指定起始点模式,唯一的不同是lseek有返回值(???难道fseek没有返回值吗??),如果成功就返回指针变化前的位置,否则返回-1。whence的取值与fseek相同:SEEK_SET,SEEK_CUR,SEEK_END,但也可以用整数 0,1,2相应代替。

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