《UNIX环境高级编程》笔记 第五章——标准IO

1. 简介

标准IO相对于第三章文件IO来说，标准IO是库函数调用，而文件IO是系统调用。标准IO实现了读写数据的缓存机制，因此能够一定程度提高读写效率。标准IO提供了多个方便用户在不同应用场合的IO接口，这些IO接口有不同的缓冲类型，包含全缓冲、行缓冲和不带缓冲。标准IO围绕一个流的数据结构进行操作，标准IO库打开或创建文件时，都有一个流对象与之关联。标准输入流、标准输出流和标准错误流分别对应的流对象是stdin（STDIN_FILENO）、stdout（STDOUT_FILENO）和stderr（STDERR_FILENO）。

2. 函数原型

int fwide(FILE *fp, int mode)	返回值：返回正值，则流是宽字节定向的；返回负值，则流是字节定向的；返回0，则流是未定向的
void setbuf(FILE *restrict fp, char *restrict buf) int setvbuf(FILE *restrict fp, char *restrict buf, int mode size_t size)	更改缓冲类型 setvbuf返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1
int fflush(FILE *fp)	强制冲洗一个流 返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1
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)	打开一个流 3个函数返回值：若成功，返回文件指针；若出错，返回NULL
int fclose(FILE *fp)	关闭一个流 返回值：若成功，返回0；若出错，返回EOF
int getc(FILE *fp) int  fgetc(FILE *fp) int getchar(void)	getc可以被实现为一个宏，fgetc必须是一个函数 3个函数返回值：若成功，返回下一个字符；若出错或到达文件末尾，返回EOF
int ferror(FILE *fp) int feof(FILE *fp)	2个函数返回值：若条件为真，返回非0；若条件为假，返回0
void clearerr(FILE *fp)	清除错误和文件结束标志
int ungetc(int c, FILE *fp)	将字符压回流中（先进后出） 返回值：若成功，返回c；若出错，返回EOF
int fputc(int c, FILE *stream) int putc(int c, FILE *stream) int putchar(int c)	putc可以被实现为一个宏，fputc必须是一个函数 3个函数返回值：若成功，返回c；若出错，返回EOF
char *fgets(char *s, int size, FILE *stream)  char *gets(char *buf)	2个函数返回值：若成功，返回buf；若出错或到达文件末尾，返回NULL
int fputs(const char *s, FILE *stream) int puts(const char *s)	2个函数返回值：若成功，返回非负值；若出错，返回EOF
ize_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream) size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb,FILE *stream)	二进制IO 2个函数返回值：读或写的对象数
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence) long ftell(FILE *stream) void rewind(FILE *stream)	ftell返回值：若成功，返回当前文件位置指示，若出错，返回-1 fseek返回值：若成功，返回0，若出错，返回-1 rewind将流设置到文件的起始位置
int fseeko(FILE *stream, off_t offset, int whence) off_t ftello(FILE *stream)	与fseek和ftell作用相同
int fgetpos(FILE *stream, fpos_t *pos) int fsetpos(FILE *stream, const fpos_t *pos)	2函数返回值：若成功，返回0；若出错，返回非0
int printf(const char *format, ...) int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...) int dprintf(int fd, const char *format, ...) int sprintf(char *str, const char *format, ...) int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...) int vprintf(const char *format, va_list ap) int vfprintf(FILE *stream, const char *format, va_list ap) int vdprintf(int fd, 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)	格式化输出函数
int scanf(const char *format, ...); int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...); int sscanf(const char *str, const char *format, ...); 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);	格式化输入函数
int fileno(FILE *fp)	返回值：返回与该流关联的文件描述符
char *tmpnam(char *s) FILE *tmpfile() char *mkdtemp(char *template) int mkstemp(char *template)	创建临时文件或目录
FILE *fmemopen(void *buf, size_t size, const char *mode) FILE *open_memstream(char **ptr, size_t *sizeloc); FILE *open_wmemstream(wchar_t **ptr, size_t *sizeloc);	创建内存流

3. 实例

#include <stdio.h>
#include <wchar.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

#define TEST_STR "Hello world!"

struct test_binary_rw {
	int n;
	short s1;
	short s2;
	char buf[8];
};


struct test_binary_rw binary_rw[] = {
	{1, 2, 3, "Hello"},
	{4, 5, 6, "world"},
	{7, 8, 9, "!"}
};

#define ARRAY_SIZE(arr) (sizeof(arr)/sizeof(arr[0]))

int main()
{
	int c;
	FILE *fp = fopen("test.txt", "w+");

	printf("fp: %d\n", fwide(fp, 0));	
	printf("fp: %d\n", fwide(fp, -1));

	for (int i = 0; i < strlen(TEST_STR); i++) {
		c = fputc(TEST_STR[i], fp);
		if (c != TEST_STR[i]) {
			printf("fputc error: %c\n", c);
			break;
		}
	}

	rewind(fp);
	while(1) {
		c = fgetc(fp);
		if (c == EOF) {
			break;
		}
		printf("%c", c);
	}
	printf("\n");

	FILE *fp2 = fopen("test2.txt", "w+");
	fwrite(binary_rw, sizeof(binary_rw[0]), ARRAY_SIZE(binary_rw), fp2);
	fwrite(TEST_STR, sizeof(char), strlen(TEST_STR), fp2);

	struct test_binary_rw tmp_rw[ARRAY_SIZE(binary_rw)+1] = {0};
	rewind(fp2);
	int r = fread(tmp_rw, sizeof(binary_rw[0]), ARRAY_SIZE(binary_rw)+1, fp2);
	printf("r = %d\n", r);
	for (int i = 0; i < ARRAY_SIZE(binary_rw); i++) {
		printf("n = %d, s1 = %d, s2 = %d, buf = %s\n", tmp_rw[i].n, tmp_rw[i].s1, tmp_rw[i].s2, tmp_rw[i].buf);
	}
	printf("TEST_STR: %s\n", (char *)&tmp_rw[ARRAY_SIZE(binary_rw)]);


	char wbuf[32] = {0};

	memset(wbuf, 'a', sizeof(wbuf)-1);
	printf("wbuf = %s\n", wbuf);
	FILE *mFp1 = fmemopen(wbuf, sizeof(wbuf), "w+");
	printf("wbuf = %s\n", wbuf);
	fprintf(mFp1, "123");
	printf("wbuf = %s\n", wbuf);
	fflush(mFp1);
	printf("wbuf = %s\n", wbuf);
	
	memset(wbuf, 'b', sizeof(wbuf)-1);
	fprintf(mFp1, "456");
	printf("wbuf = %s\n", wbuf);
	fseek(mFp1, 0, SEEK_SET);
	printf("wbuf = %s\n", wbuf);
	
	memset(wbuf, 'c', sizeof(wbuf)-1);
	fprintf(mFp1, "789");
	fflush(mFp1); // ??
	printf("wbuf = %s\n", wbuf);

	fprintf(mFp1, "ab");
	fflush(mFp1);
	printf("wbuf = %s\n", wbuf);

	fprintf(mFp1, "cd");
	fflush(mFp1);
	printf("wbuf = %s\n", wbuf);
	
}

4. 小结

1. 理解文件IO和标准IO的区别，标准IO的3种缓冲特性

2. 二进制IO函数的（fread和fwrite）的理解和应用以及各个字符和行相关的IO函数

3. 了解格式化输入和输出一系列函数

4. 了解临时文件的创建和应用

4. 了解内存流的使用