[Linux]--标准文件 IO 基本操作

本文探讨了基于流缓冲的标准I/O操作,包括全缓冲、行缓冲和无缓冲三种类型。详细介绍了fopen()、fdopen()、freopen()、fclose()、fread()和fwrite()等函数的应用,并通过一个复制文件的例子展示了如何使用标准I/O库提高程序效率。

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此系列笔记参考华清远见《嵌入式 Linux 应用程序开发标准教程》

  前面几篇博客所述的文件操作及 I/O 读写都是基于文件描述符的。这些都是基本的 I/O 控制,是不带缓存的。而接下来所要讨论的 I/O 操作都是基于流缓冲的,它是符合 ANSI C 的标准 I/O 处理。

  前面讲述的系统调用是操作系统直接提供的函数接口。因为运行系统调用时,Linux 必须从用户态切换到内核态,执行相应的请求,然后再返回到用户态,所以应该尽量减少系统调用的次数,从而提高程序的效率。


  标准 I/O 提供流缓冲的目的是尽可能减少使用 read()和 write()等系统调用的数量。 标准 I/O 提供了 3 种类型的缓冲存储。

  • 全缓冲:在这种情况下,当填满标准 I/O 缓存后才进行实际 I/O 操作。存放在磁盘上的文件通常是由标准 I/O 库实施全缓冲的。 在一个流上执行第一次 I/O 操作时, 通常调用 malloc()就是使用全缓冲。
  • 行缓冲:在这种情况下,当在输入和输出中遇到行结束符时,标准 I/O 库执行 I/O 操作。这允许我们一次输出一个字符(如 fputc()函数) ,但只有写了一行之后才进行实际 I/O 操作。标准输入和标准输出就是使用行缓冲的典型例子。
  • 不带缓冲:标准 I/O 库不对字符进行缓冲。如果用标准 I/O 函数写若干字符到不带缓冲的流中,则相当于用系统调用 write()函数将这些字符全写到被打开的文件上。标准出错 stderr 通常是不带缓存的,这就使得出错信息可以尽快显示出来,而不管它们是否含有一个行结束符。

1 .打开文件

打开文件有三个标准函数,分别为:fopen()、fdopen()和 freopen()。它们可以以不同的模式打开,但都返回一个指向 FILE 的指针,该指针指向对应的 I/O 流。此后,对文件的读写都是通过这个 FILE 指针来进行。 其中 fopen()可以指定打开文件的路径和模式, fdopen()可以指定打开的文件描述符和模式, 而 freopen()除可指定打开的文件、模式外,还可指定特定的 I/O 流。

2 .关闭文件

关闭标准流文件的函数为 fclose(), 该函数将缓冲区内的数据全部写入到文件中, 并释放系统所提供的文件
资源。

3 .读文件

在文件流被打开之后,可对文件流进行读写等操作,其中读操作的函数为 fread()。

4 .写文件

fwrite()函数用于对指定的文件流进行写操作。

用标准 I/O 库的文件操作来替代原先的底层文件系统调用实现之前的复制效果
http://blog.youkuaiyun.com/wangyijieonline/article/details/77507683

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#define BUFFER_SIZE 1024           /* 每次读写缓存大小 */
#define SRC_FILE_NAME "src_file"   /* 源文件名 */
#define DEST_FILE_NAME "dest_file" /* 目标文件名文件名 */
#define OFFSET 10240               /* 复制的数据大小 */
int main()
{
    FILE *src_file, *dest_file;
    unsigned char buff[BUFFER_SIZE];
    int real_read_len;
    /* 以只读方式打开源文件 */
    src_file = fopen(SRC_FILE_NAME, "r");
    /* 以写方式打开目标文件,若此文件不存在则创建 */
    dest_file = fopen(DEST_FILE_NAME, "w");
    if (!src_file || !dest_file)
    {
        printf("Open file error\n");
        exit(1);
    }
    /* 将源文件的读写指针移到最后 10KB 的起始位置*/
    fseek(src_file, -OFFSET, SEEK_END);
    /* 读取源文件的最后 10KB 数据并写到目标文件中,每次读写 1KB */
    while ((real_read_len = fread(buff, 1, sizeof(buff), src_file)) > 0)
    {
        fwrite(buff, 1, real_read_len, dest_file);
    }
    fclose(dest_file);
    fclose(src_file);
    return 0;
}
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