linux 之文件基础 (四)、标准IO的API

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linux 之文件基础 (四)、标准IO的API
1. 刷新缓冲区
```
#include <stdio.h>
int fflush(FILE *stream);
```
2. 打开一个流
```
#include <stdio.h>
FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);
FILE *fdopen(int fd, const char *mode);
FILE *freopen(const char *pathname, const char *mode, FILE *stream);
```
2.1 fopen
```
#include <stdio.h>
FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);
FILE *fdopen(int fd, const char *mode);
FILE *freopen(const char *pathname, const char *mode, FILE *stream);
```
函数功能：打开一个流。打开文件的权限为0666。

2.1.1 函数参数

(1)path : 路径名
(2)mode : 打开方式,有以下可选项
- r ：只读方式。文件必须存在，否则报错。
- r+ ：读写方式。文件必须存在，否则报错。
- w ：只写方式。文件存在的话清空，不存在的话创建。
- w+ ：读写方式。文件存在的话清空，不存在的话创建。
- a ：以附加的方式打开(只写)。
- a+ ：以附加方式打开(读写)。
2.1.2 函数返回值
- 成功:返回指向FILE的结构体指针（流指针）
- 失败:返回 NULL
2.2 freopen

函数功能：重定向输入输出流。

2.2.1 函数参数

(1)pathname
重新定向的文件或者是路径
(2) type
文件打开的方式
(3) fp
被改变的流

2.2.2函数返回值

返回一个新的FILE指针。出错返回NULL。

举栗子：
freopen(“file1”, “w+”, stdout); 将stdout 重定向到 file1中。
freopen("/dev/tty", “w+”, stdout); 将stdout 重定向到当前进程的控制终端中。

2.3 fdopen

2.3.1 函数功能及函数原型
```
FILE *fdopen(int fd, const char *mode);
```
将一个文件描述符和一个流结合。一般的fopen 函数只能操作普通文件，而如果想要使用标准IO操作设备文件，则需要使用这个函数。
一般使用场景：如果想用标准IO 操作设备文件，那么可以使用这个函数。即：使用标准IO 来操作设备文件。先获取设备文件的文件描述符，再使用标准IO操作。

2.3.2 函数参数

(1)fd
要操作设备的文件描述符。
(2)mode
与前面的mode一样

2.3.3 函数返回值

返回一个新的FILE指针。出错返回NULL。

3. 关闭一个流

3.1 fclose 函数
```
#include <stdio.h>
 int fclose(FILE *stream);
```
功能：关闭一个已经打开的流。

注意：
- 关闭一个流之前，会刷下流的缓冲区中的数据，并释放缓冲区资源(也就是它底层调用了 free() 函数)。(因为缓冲区是malloc 来的。)
- 当一个进程终止，或者从main return 时，则所有未写缓冲区的流被刷新，所有打开的流都被关闭。
- 关闭一个流之后，不能再次关闭，否则结果是未知的(类似于两次 free)。
3.1.1 函数参数

要关闭流的指针。

3.1.2 函数返回值
- 关闭成功返回0
- 关闭错误返回EOF 并且设置错误码
4. 从一个流读一个字符
```
#include <stdio.h>
int getc(FILE *stream);
int fgetc(FILE *stream);
int getchar(void);
```
注意：
- getchar、getc 是通过宏实现的。fgetc是通过函数实现的。
- getchar() 等价于getc(stdin)
- getc() fgetc() 使用方法和效果是一样的，只是内部的实现细节不同。
4.1 函数参数
- c 输出字符的 ASCII 码
- stream 指定的流
4.2 函数返回值
- 读成功，获取读到字节的ASSII码
- 读失败，返回EOF，并设置error
5. 向一个流写一个字符
```
#include <stdio.h>
int putc(int c, FILE *stream);  
int fputc(int c, FILE *stream);
int putchar(int c);
```
功能：将指定的字符写入到指定的流中
注意：
- 从流中读取数据和向流中写数据三个函数一一对应。
- fput 的实现方式是函数。putc 和 putchar 的实现方式是宏。
- putc() fputc() 使用方法和效果是一样的，只是内部的实现细节不同。
5.1 函数参数
- c 输出字符的 ASCII 码
- stream 指定额流
5.2 函数返回值
- 写成功，获取读到字节的ASSII码
- 写失败，返回EOF，并设置error
5.3 区分EOF

5.3.1 区分EOF

读写一个流时，读写失败和到达文件末尾都会返回EOF，那么我们如何区别由于什么原因返回的EOF呢？
在FILE 结构体中，一般有两个标志字段，
- 出错标志
- 文件末尾标志
通过这两个标志，可以区别区别由于什么原因返回的EOF。

5.3.2 获取两种标志的函数
```
#include <stdio.h>
void clearerr(FILE *stream);
int feof(FILE *stream);
int ferror(FILE *stream);
```
5.3.2.1 函数描述
- feof : 用于检测文件末尾标志，如果该标志被设置返回非0的值，如果没有被设置返回0
- ferror :用于检测出错标志，如果该标志被设置返回非0的值，如果没有设置返回0
- clearerr :用于清除这两个标志
5.3.2.2用法：
```
while (!feof(fp) && !ferror(stdin)) {
	cTemp = fgetc(fp);
} 
```
解释：如果没有达到文件末尾，以及没有出错的话，就继续读文件。也就是到达文件末尾以及出错了，都不能再继续读下去。

6. 从流中读一行
```
char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);
char *gets(char *s);
```
推荐使用fgets。

6.1 函数参数

(1)s:
- 用于存储从制定流的缓冲区中获取的数据的首地址。这里的缓冲区指的是应用程序的缓冲区，不要和流的缓冲区弄混了。数据会先存到流的缓冲区里，再从流的缓冲区中搬运到应用程序的缓冲区里。
(2)size:
- 缓冲区的长度
(3)stream:
- 指定的流
注意：
- 必须指定缓存的长度n。此函数一直读到下一个新行符为止，但是不超过n-1个字符，读入的字符被送入缓存。该缓存以null字符结尾。
- 如若该行，包括最后一个新行符的字符数超过n-1，则只返回一个不完整的行，而且缓存总是以null字符结尾。对fgets()的下一次调用会继续读该行。
- gets()并不将换行符存入缓存中, gets() 不把换行符加到新的缓冲区中。
- gets()不能从指定的流中获取数据，只能从标准输入流中获取数据。
比如：
- 通过fgets() 由标准输入读取数据，输入1234 然后敲回车，fgets() 函数会将1234和回车都存到缓冲区中。
- 通过gets() 由标准输入读取数据，输入1234 然后敲回车，gets() 函数只会将1234存到缓冲区中，而不会存回车。
6.2 函数返回值
- 读取成功：返回0
- 读取失败，或者到达文件末尾返回NULL
7. 向流输出一行
```
int puts(const char *s);
int fputs(const char *s, FILE *stream);
```
puts函数功能：
向标准输出输出一行
fputs函数功能：
向指定的流里输出一行

函数fputs()将一个以null符终止的字符串写到指定的流，终止符null不写出。
注意
- 这并不一定是每次输出一行，因为它并不要求在null符之前一定是新换行符。
- puts()将一个以null符终止的字符串写到标准输出，终止符不写出。但是，puts()会自动将一个新换行符写到标准输出。
puts 和fputs 区别演示
```
#include <stdio.h>                                                              
int main()
{
    char buf[] = {'a','b','c','d','','e','f'};
 // fputs(buf,stdout);
    puts(buf);    
    return 0;
}
```
可以看出：
- fputs 读到后不再向下读并将读到的数据输出
- puts 读到后不再向下读，将读入的数据加上一个后输出
- 同时也说明fputs、puts并不一定是每次输出一行，因为它并不要求在null符之前一定是新换行符，也就是它读到一行的后结束读。
8. 二进制流

疑问：

fputs 和puts 只能读字符串类型，且读到就不能继续向下读了。如果想要输出一个结构怎么办？使用fread fwrite 函数。这两个函数常用于从二进制文件中读或写一个结构。

使用二进制读写的情况：
- 两个函数的返回：读或写的对象数
- 对于二进制数据我们更愿意一次读或写整个结构。
- 为了使用getc()或putc()做到这一点，必须循环读取整个结构，一次读或写一个字节。(效率低)
- fputs()在遇到null字节时就停止，而在结构中可能含有null字节，所以不能使用每次一行函数实现这种要求。如果输入数据中包含有null字节或换行符，则fgets()也不能正确工作。(实现限制)
8.1 读写一个二进制文件流
```
#include <stdio.h>
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream); // 从一个二进制流读
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);// 向一个二进制流写
```
8.1.1 函数参数：
- ptr: 缓冲区的首地址
- stream : 流
- nmemb :元素个数（人为指定的）
- size : 每个元素的大小(人为指定)
8.1.2 返回值：
- 成功 :实际读到元素的个数（凑不足一个元素就不算）
- 失败 :-1
8.1.3 使用举栗子

9. 流的格式化输入输出

9.1 由一个流格式化输出
```
int printf(const char *format, ...); //stdout
int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...); //stream
int sprintf(char *str, const char *format, ...); //char *
```
- fprintf 和printf 的使用方法类似，只是printf 只能向stdout 流输出，但是fprintf 不仅可以向stdout输出，也可以向别的流中输入。
- 我们可以通过sprintf 把我们想要的数据写到字符串中。
9.2 向一个流格式化输入
```
#include <stdio.h>
int scanf(const char *format, ...); //stdin
int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);//stream 流的格式化输入
int sscanf(const char *str, const char *format, ...);//char *
```
- scanf 只能从标准输入中获取数据。
- fscanf 从指定的流中获取数据。
- ssanf 从字符串中获取数据。
9.3 举栗子

9.3.1 fprintf

打开一个流，采用流的格式化输出函数，向流中输入指定的字符
```
#include <stdio.h>
int main()
{                                                                               
    // step1 读写方式打开一个流
    FILE* filePtr = fopen("file.txt","r+");   
    int a = 10; 
    fprintf(filePtr,"test %d",a);
    return 0;
} 
```
9.3.2 sprintf

将数据格式化输入到字符数组中。
```
#include <stdio.h>
int main()
{
    char buf[10] = "";
    int a = 10; 
    sprintf(buf,"test %d",a);
    printf("%s",buf);
    return 0;
}   
```
9.3.3 fscanf

打开一个流，从流中格式化读入数据，输出到stdout。
```
#include <stdio.h>                                                              
int main()
{
    FILE* filePtr = fopen("file.txt","r+");
    char my_char[10]= "";
    int x = 0;
    fscanf(filePtr,"%s%d",my_char,&x);
    printf("%s %d",my_char,x);
    return 0;
}
```
9.4 sscanf

从一个字符中格式化读入数据，输出到stdout。
```
#include <stdio.h>                                                              
int main()
{
    char my_char2[10] = "sss 10"; 
    char my_char[10] = "";
    int x = 0;
    sscanf(my_char2,"%s%d",my_char,&x);
    printf("%s %d",my_char,x);
    return 0;
}
```
10. 流的定位
```
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);    
```
10.1 函数参数

(1)stream
打开的流
(2)offset
相对于基准点偏移量
(3)whence : 基准点
- SEEK_SET：当前位置为文件的开头，新位置为偏移量的大小。
- SEEK_CUR：当前位置为文件指针的位置，新位置为当前位置加上偏移量。
- SEEK_END：当前位置为文件的结尾，新位置为文件的大小加上偏移量的大小。
10.2 返回值
- 成功返回0
- 失败返回-1
10.3 获取偏移量
```
//返回当前流的偏移量. 等价于文件IO中 lseek 函数的返回值
long ftell(FILE *stream);
//rewind()等价于(void)fseek(stream, 0L, SEEK_SET)
void rewind(FILE *stream);
```
11. 获取系统时间函数

11.1 time函数
```
#include <time.h>
time_t time(time_t *t);  time_t == long 
```
函数功能：
- 返回从1970-1-1 0:0:0到函数调用那一刻的秒数(unix 诞生的时间)
函数参数
- t：获取后的时间存储的位置。即如果t非NULL，就将时间填入到t所指向的内存空间
返回值：
- 成功：时间
- 失败：((time_t) -1) 即将 -1 强转成time_t 返回
11.2 localtime 函数
```
#include <time.h>
struct tm *localtime(const time_t *timep);
```
函数功能：
- 将秒数转换成具体的时间
函数参数：
- timep : 存秒数的地址
返回值：
tm：结构指针，结构为：
```
struct tm {
	int tm_sec;    /* Seconds (0-60) */
	int tm_min;    /* Minutes (0-59) */
	int tm_hour;   /* Hours (0-23) */
	int tm_mday;   /* Day of the month (1-31) */
	int tm_mon;    /* Month (0-11) */
	int tm_year;   /* Year - 1900 */
	int tm_wday;   /* Day of the week (0-6, Sunday = 0) */
	int tm_yday;   /* Day in the year (0-365, 1 Jan = 0) */
	int tm_isdst;  /* Daylight saving time */
};
```
12. 标准IO 和文件IO 的总结

12.1 文件I/O和标准I/O区别
- 文件I/O是低级I/O，支持POSIX规范，任何支持POSIX标准的操作系统都支持使用文件I/O。(类
  UNIX)标准I/O是高级I/O，支持ANSI C相关标准，只要开发环境支持标准C库，标准I/O就可以使用。
- 通过文件I/O读取文件时，每次操作都会执行相应的系统调用。好处是直接读取实际文件，坏处是频繁调用系统调用，增加系统开销,效率低。标准I/O可以看成在文件I/O的基础之上封装了缓冲机制，先读写缓冲区，必要时读写真实文件，从而减少系统调用的次数。
- 文件I/O使用文件描述符，表示一个打开的文件，可以访问不同类型的文件，普通文件，设备文件和管道文件。标准I/O中用FILE（流）来表示一个打开的文件，通常只用来访问普通文件。(如果想要使用标准IO 操作非普通文件，可以使用fdopen函数。)
12.2 getchar putchar
- 当程序调用getchar时.程序就等着用户按键.用户输入的字符被存放在键盘缓冲区中。直到用户按回车为止（回车字符也放在缓冲区中）。
- 当用户键入回车之后，getchar才开始从stdio流中每次读入一个字符。
- getchar函数的返回值是用户输入的字符的ASCII码，如出错返回-1，且将用户输入的字符回显到屏幕。
- 如用户在按回车之前输入了不止一个字符，其他字符会保留在键盘缓存区中，等待后续getchar调用读取。
- 也就是说，后续的getchar调用不会等待用户按键，而直接读取缓冲区中的字符，直到缓冲区中的字符读完为后，才等待用户按键。
13. 举栗子

13.1 获取一个文件的行数，文件由命令行参数指定
```
#include <stdio.h>
#include <string.h>
/*
 *获取一个文件的行数，文件由命令行参数指定                                                                                                  
 * */
int main(int argc, const char *argv[])
{
    if(argc != 2)
    {   
        perror("参数不准确");
        return -1; 
    }   

    FILE * filePtr;
    // step1 打开流
    if((filePtr = fopen(argv[1],"r")) == NULL)
    {   
        perror("open file error");
        return -1; 
    }   
    char read_buf[1024];
    int line = 0;
    // 如果fgets 不等NULL 代表没有出错且没有到达文件尾 
    while(fgets(read_buf,sizeof(read_buf),filePtr) != NULL)
    {   
        //因为一次fgets 不一定读到完整的一行数据，如果一行没有读完，那么line不应该自加。 只有读到了
 才代表一行读完了。
        //而 read_buf 的最后一个字节自动设置为  因此倒数第2个字节应该存的是
 否则就没有读完一行 
        if(read_buf[strlen(read_buf)-1] == '
');
            ++line;
    }   
    printf("文件共有%d 行
",line);
    return 0;
}
```
13.2 转换字母大小写
```
#include <stdio.h>                                                                                                                             
int main()
{
    int read_char;
    while((read_char = fgetc(stdin)) != EOF)
    {   
        fputc(read_char,stdin);
        if('a' <= read_char && read_char <= 'z')
        {
            read_char = read_char - 32; 
        }
        else if('A' <= read_char && read_char <= 'Z')
        {
            read_char = read_char + 32; 
        }
        fputc(read_char,stdin);
        printf("%c",read_char);
        if(read_char == '
')
            break;
    }   
    return 0;
}
```
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原文地址：https://www.cnblogs.com/lasnitch/p/12764119.html

linux 之文件基础 (四)、标准IO的API

1. 刷新缓冲区

2. 打开一个流

2.1 fopen

2.1.1 函数参数

2.1.2 函数返回值

2.2 freopen

2.2.1 函数参数

2.2.2函数返回值

2.3 fdopen

2.3.1 函数功能及函数原型

2.3.2 函数参数

2.3.3 函数返回值

3. 关闭一个流

3.1 fclose 函数

3.1.1 函数参数

3.1.2 函数返回值

4. 从一个流读一个字符

4.1 函数参数

4.2 函数返回值

5. 向一个流写一个字符

5.1 函数参数

5.2 函数返回值

5.3 区分EOF

5.3.1 区分EOF

5.3.2 获取两种标志的函数

6. 从流中读一行

6.1 函数参数

6.2 函数返回值

7. 向流输出一行

8. 二进制流

疑问：

使用二进制读写的情况：

8.1 读写一个二进制文件流

8.1.1 函数参数：

8.1.2 返回值：

8.1.3 使用举栗子

9. 流的格式化输入输出

9.1 由一个流格式化输出

9.2 向一个流格式化输入

9.3 举栗子

9.3.1 fprintf

9.3.2 sprintf

9.3.3 fscanf

9.4 sscanf

10. 流的定位

10.1 函数参数

10.2 返回值

10.3 获取偏移量

11. 获取系统时间函数

11.1 time函数

11.2 localtime 函数

12. 标准IO 和文件IO 的总结

12.1 文件I/O和标准I/O区别

12.2 getchar putchar

13. 举栗子

13.1 获取一个文件的行数，文件由命令行参数指定

13.2 转换字母大小写